在项梁的统率下，楚军先于亢父大败秦军，之后项梁继续沿薛郡西部北上救援东阿，并命刘邦等各路将领分兵四处攻掠。

于是，刘邦率领曹参、周勃等人继续向西收复被章邯重新占领的魏国旧地，击败章邯的车骑部队，并先后收复蒙县、虞县、方与、爰戚县、东缗县、栗县、啮桑县、宛朐县、单父县等地，其中在攻打方与和爰戚两县时，曹参皆立下先登之功，刘邦提升其爵位为五大夫。

通过一系列的战役，刘邦不仅收复了砀郡几乎一半土地，在魏王魏咎死后，散落于这一带的傅宽、陈豨、靳歙等魏国旧部，也纷纷投入了刘邦麾下。在横扫了砀郡东部，确保了大军侧翼安全后，刘邦北上与项梁会合。

东阿城下，项梁与项羽、刘邦、田荣、龙且等人合兵，与章邯率领的秦军展开激战，章邯兵败西撤，东阿之围遂解。

此时，田荣得知由于兄长田儋战死，齐人已经重新拥立齐王建的弟弟田假为齐王，并以田角为丞相，田间为大将，得知消息的田荣大怒，当即率军返回齐地，只留项梁率领的楚军继续追击秦军。田荣返回齐地后，击败了田假的军队，齐王田假逃亡楚国，丞相田角与弟弟田间逃亡赵国，田荣改立田儋之子田市为齐王。

为了彻底消灭章邯，项梁亲自率兵追击章邯，并命项羽、刘邦率兵南下。

刘邦与项羽率兵南下后，先克甄城，后攻城阳。由于城阳守军坚守，在攻破城池后，项羽不顾刘邦等人的劝阻，悍然屠杀全城军民。之后，项羽、刘邦继续向西进兵，并在濮阳县以东击败章邯的军队。

接连战败之下，章邯被迫退入濮阳城中坚守，并决开河堤放水环护全城。眼见濮阳一时半会根本攻不下来，项梁便命项羽、刘邦继续率兵向西南进兵，彻底切断章邯的退路，并防止关中秦军前来增援。

与此同时，项梁连派使者前往赵国和齐国，要求两国出兵共同围攻章邯，然而田荣却说，“如果楚国杀死田假，赵国杀死田角、田间，那么我们才会出兵”。

楚怀王熊心回复说，“田假乃是我们同盟的君王，如今走投无路之下前来投靠，杀之不义。”而赵国同样不愿意用杀死田角和田间来和齐国做交易，田荣一怒之下便拒绝出兵增援。

那边齐国拒绝出兵，这边项羽和刘邦先是率兵南下攻打定陶，但还不等他们攻克，便得知了有秦军前来增援的消息，两人只好放弃攻打定陶县，继续向西进兵，并于雍丘（今河南杞县，秦属砀郡）大败三川郡守李由率领的援军，李由被迫退入雍丘坚守。

项羽、刘邦率军猛攻雍丘，李由身先士卒、拼命死守，即使左臂中箭仍然继续指挥作战。城破之后，李由继续率兵抵抗，终被刘邦部下曹参斩杀，项羽目睹李由惨烈之状，也不禁甚为钦佩，下令将其尸体送回老家上蔡安葬。

此前，在章邯接连击败各地义军，瓦解张楚政权后，赵高以为起义军已经不足为惧，于是又开始了争权夺利。当时，朝中多为赵高一党，唯独丞相李斯等少数几人，坚决不肯归附，为了全面执掌朝政，赵高便不断在秦二世面前不断诋毁李斯。

赵高听说陈胜是阳城人，与李斯的老家上蔡皆属颍川郡，便说楚地贼寇陈胜乃是李斯老家临县之人；又说周章攻破函谷关杀入关中之时，李斯之子李由作为三川郡守，却只是坚守，而不愿出击；甚至诬陷说李斯与陈胜等贼寇之间还有书信来往。

胡亥于是派人调查三川郡守李由与贼寇是否真的有所勾结，李斯得知消息，跑去胡亥面前告发赵高，然而胡亥对于赵高的信任远超李斯，根本不予采纳。赵高得知李斯告发自己，便故意趁着胡亥与宫女宴饮作乐之际，将李斯和右丞相冯去疾、将军冯劫劝奏胡亥停建阿房宫，减少徭役的奏疏递了上去，被扰了兴致的胡亥大为恼怒，遂将李斯