接着宋义派他的儿子宋襄去辅佐齐国，还亲自把他送到无盐，在那里大摆宴席饮酒作乐。当时天气寒冷，又下着大雨，士兵们又冷又饿。项羽说：“我们本应该齐心协力攻打秦军，现在却长时间停留不前进。今年闹饥荒，百姓贫困，士兵们只能吃些豆子掺半的饭，军中也没有存粮了，他却还在饮酒作乐；不带领军队渡过黄河，依靠赵国的粮食，和赵国合力攻打秦国，还说什么‘趁他们疲惫的时候进攻’。以秦国的强大，攻打刚建立的赵国，势必能拿下赵国。赵国被拿下，秦国就更强大了，还有什么疲惫可趁！况且我们楚军刚打了败仗，大王坐立不安，把全国的军队都交给将军您，国家的安危，就在这一次行动了。现在他不体恤士兵，只顾着自己的私利，可不是能安定国家的臣子！”
十一月，一天早晨，项羽去参见上将军宋义，就在宋义的营帐中砍下了他的脑袋。然后出来向军中下令说：“宋义与齐国勾结谋反楚国，楚王暗中命令我项羽杀了他！”当时，各位将领都被震慑住了，没人敢反抗，都说：“最先拥立楚王的，是将军您的家族，现在将军又诛杀了叛乱之人。”于是大家一起拥立项羽为代理上将军。项羽派人去追宋义的儿子，追到齐国境内，把他杀了。又派桓楚向楚怀王报告情况。楚怀王于是正式任命项羽为上将军。
十二月，沛公带兵到了栗县，遇到刚武侯，夺了他的军队四千多人，合并到自己军中；又和魏国将领皇欣、武满的军队会合，一起攻打秦军，打败了秦军。
原来齐王建的孙子田安攻下济北，跟随项羽援救赵国。
章邯修筑了一条通道连接黄河，给王离运送军粮。王离军队粮草充足，加紧攻打巨鹿。巨鹿城中粮食吃完了，兵力也少，张耳多次派人去叫陈馀来救援。陈馀估计自己兵力太少，打不过秦军，不敢前去。过了几个月，张耳非常生气，埋怨陈馀，派张黡、陈泽去责备陈馀说：“当初我和您是生死之交，现在赵王和我早晚都可能死，而您却拥兵数万，不肯来救我们，这生死与共的交情体现在哪儿呢！如果您真讲信用，为什么不冲向秦军和我们一起死，这样说不定还有十分之一二的机会能保全性命。”
陈馀说：“我估计去了也终究救不了赵国，只能白白让军队覆灭。而且我之所以不和你们一起死，是想为赵王和您向秦国报仇。现在要是一起死，就好比把肉扔给饿虎，有什么好处呢！”张黡、陈泽要求和陈馀一起去死，陈馀就派张黡、陈泽带领五千人先去试探秦军，一到战场，五千人全部战死。当时，齐国、燕国的军队都来援救赵国，张敖也向北收拢代地的兵力，得到一万多人，赶来后都在陈馀的旁边扎营，不敢进攻秦军。
项羽杀了卿子冠军宋义后，威名震动楚国，于是派当阳君、薄将军带领两万士兵渡过黄河去救巨鹿。交战取得了一些小胜利，还截断了章邯给王离运粮的通道，王离的军队开始缺粮。陈馀又请求增兵。项羽就带领全部军队渡过黄河，把船都沉了，把锅碗瓢盆都砸了，把营帐也烧了，只带了三天的口粮，向士兵们表明有进无退、必死一战的决心。于是一到战场就包围了王离，与秦军相遇，经过九次激战，把秦军打得大败，章邯带兵后退。其他诸侯的军队这才敢进攻秦军，最终杀了苏角，俘虏了王离；涉间不投降，自焚而死。当时，楚军的勇猛在诸侯军中是最厉害的。来援救巨鹿的诸侯军有十几座营垒，一开始都不敢出兵。等到楚军攻打秦军的时候，诸侯军的将领们都在营垒上观望。楚军战士们个个以一当十，喊杀声震天动地，诸侯军的将士们没有不感到恐惧的。打败秦军后，项羽召见诸侯军的将领；这些将领进入辕门时，都跪着用膝盖前行，不敢抬头看项羽。项羽从此成为诸侯军的上将军，各路诸侯都归附于他。
于是赵王歇和张耳才得以从巨鹿城出来感谢各路诸侯。张耳和陈馀见面后，张耳责备陈馀不肯救赵国；又问张黡、陈泽在哪里，怀疑是陈馀杀了他们，多次追问陈馀。陈馀生气地说：“没想到您对我的怨恨这么深啊！难道您觉得我是舍不得将军的印信吗？”于是解下印信绶带，推给张耳，张耳也很惊讶，没有接受。陈馀起身去厕所。有门客劝张耳说：“我听说‘上天给的东西如果不接受，反而会招来灾祸’。现在陈将军把印信给您，您不接受，违背天意可不吉利，赶紧收下！”张耳于是佩戴上印信，接收了陈馀的部下。陈馀回来后，看到张耳没有推辞就收下了印信，也很生气，就快步走出去，独自和他手下关系好的几百人到黄河边的湖泽中去捕鱼打猎了。赵王歇回到信都。
春天二月，沛公向北攻打昌邑，遇到了彭越，彭越带着他的军队跟随沛公。彭越是昌邑人，平常在巨野泽中捕鱼，还做过强盗。
陈胜、项梁起义的时候，巨野泽中的年轻人聚集了一百多人，去投奔彭越，说：“请您做我们的首领。”彭越推辞说：“我不愿意啊。”年轻人坚持请求，彭越才答应，和他们约定第二天太阳出来的时候集合，迟到的斩首。第二天太阳出来了，有十几个人迟到，最后一个人到中午才来。于是彭越抱歉地说：“我年纪大了，你们非要我做首领。现在约定好时间，却有这么多人迟到，不能都杀了，就杀最后来的这一个人吧。”彭越命令队长把那人斩了。大家都笑着说：“不至于这样吧！我们以后不敢了。”于是彭越拉过一个人就杀了，还设坛祭祀，向部下发号施令，部下们都非常震惊，不敢抬头看他。之后彭越就去攻城略地，收编诸侯的散兵，得到一千多人，就帮助沛公攻打昌邑。
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