楚怀王令项羽随宋义救赵的同时，又派刘邦向西进攻关中，并与诸将约定“先入关中者王之”。刘邦于是率军从彭城出发，攻打秦军。由于秦军的主力部队都在与项羽的部队厮杀，无力顾及刘邦，他就乘虚率军攻破了武关（在今陕西），攻入关中。
子婴杀了赵高后，派了5万兵马守住峣关（在今陕西）。刘邦用张良的计策，派兵在峣关左右的山头插上无数的旗子，作为疑兵；另派将军周勃带领全部人马绕过峣关正面，从东南侧面打进去，杀死守将，彻底消灭了这支秦军。
公元前206年，刘邦先诸侯军进抵灞上（在今陕西）。后又与秦军多次交锋，秦军屡败。最后，秦王子婴向刘邦投降，刘邦遂入咸阳，秦朝灭亡。
