一系列的胜利，尤其是攻占定陶这座大城后，项梁产生了骄傲轻敌情绪。见到这一危险的端倪，部将宋义提醒他说，打了胜仗之后将骄卒惰的必败，如今士兵已有些懈怠，而秦军却在不断增加，我很替你担心啊。然而，被胜利冲昏头脑的项梁根本听不进规劝，失败的祸根由此埋下了。九月，章邯在得到关中大批援军后，指挥秦军趁项梁麻痹轻敌之际，在夜间发动偷袭，大败楚军于定陶，项梁战死。

定陶大败，项梁战死，形势十分危急。为避免被秦军各个击破，正在进攻陈留的项羽、刘邦立即改变原作战计划，主动回师东撤退保彭城。一时各部起义军集结于彭城，并进行了重新部署：吕臣率部驻城东，项羽率部驻城西，刘邦部驻砀郡，成掎角之势，互相呼应，严阵待敌，不久，楚怀王从盱眙亦迁至彭城。从此，彭城就成为起义军的指挥中心。经过这次调整，义军克服了项梁死后出现的危局，各路义军重整旗鼓，统一在以彭城为中心的大本营的号令之下，继续向秦王朝展开进攻。

章邯在定陶大破楚军后，对形势的认识产生错觉，认为南方的义军主力已被消灭，“楚地兵不足忧”，放弃对彭城一带义军的进攻，而率秦军渡河北上进攻赵地，楚地起义军因而得到休整的机会。章邯军很快攻占赵的国都邯郸，章邯夷其城墙，迁其人民。赵王歇与赵相张耳仓皇北跑，退守巨鹿，赵将陈余则收集常山一带的数万人驻在城北。章邯命王离、涉间率军包围巨鹿，自己率大军驻在巨鹿南面的棘原，并修甬道以供王离部粮草，做好长期围困的准备。王离兵多粮足，勇猛攻城，巨鹿城内粮尽兵少，形势非常危急，尽管如此，驻在巨鹿北边的陈余却畏惧秦军势盛，不敢出兵击秦以缓解城内压力。燕国、齐国派来的援兵，以及张耳的儿子张敖率领的援兵也驻在陈余旁，但全都害怕兵强势盛的秦军，谁也不敢带头进攻。赵王歇无奈，只好遣使到楚求援。

义军领导集团分析当时的形势是：如果秦军灭赵，则必然掉转兵锋再次南下攻打彭城，如果北上救赵，一方面可将秦主力吸引在河北，另一方面可趁关中地区空虚之机，直捣秦的心腹之地。基于以上分析，楚怀王当即决定：命宋义为上将军，项羽为次将军率主力北上救赵，同时分遣刘邦率军向关中进军，并与诸将约定“先入关者王之”。

宋义率军抵达安阳后，为秦军的优势所震恐，即停留不前，达四十六天之久，项羽劝宋义说：“秦军围赵之势紧急，应当立即引兵渡河，与赵内外夹击秦军。”宋义拒绝了项羽的意见，他完全不顾处于生死存亡关头的赵军，认为“今秦军攻赵，秦军战胜则兵疲，我军趁其敝进攻；秦军不胜，则我引兵鼓行而西，必定推翻秦朝了！”采取坐山观虎斗的态度，以图渔人之利，他还很自负地说：“被坚执锐，我不如公，坐而运策，公不如我。”他还针对项羽而严令军中：勇猛果敢但不听指挥的一律斩首。当时天气寒冷多雨，将士们忍饥受冻苦不堪言。宋义却亲自到无盐大摆酒席，送他的儿子到齐国任职，以扩展个人势力。项羽忍无可忍，乘宋义离军去无盐之际，对将士们说：“我们本是奉命来攻打秦军的，现在却久留此地不能前进。这里由于遭受荒年，将士们只能填饱半个肚子。军中已没有多少粮食，上将军仍饮酒作乐，不引兵渡河去赵地搞点粮吃，并与赵合力击秦，反而美其名曰‘趁其敝’。秦军强大，赵国新立，坐视不救，赵国必破，赵国灭亡后，秦军气势会更盛，哪里还有什么疲敝的机会可乘？国家安危就在这一战，不料上将军如此不体恤将士，只顾徇私，实在不是个社稷之臣。”项羽的这番义愤陈词，立刻在军中引起共鸣。十一月初，宋义返回安阳，项羽利用见面的机会将其杀掉，为稳定全军，项羽号令部队说：“宋义与齐密谋反楚，楚王令我将其诛杀。”诸将莫不服从项羽，共推项羽为代理上将军，楚怀王接到报告后，于十一月正式封项羽为上将军，派他率军救赵。(www.daowen.com)

项羽取得指挥权后，立即命英布与蒲将军率两万人先渡漳河，破坏秦军运粮的甬道，分割章邯与王离的军队。随后，项羽亲率全部人马渡河击秦，渡河之后，为表示与秦军决一死战，有进无退，项羽下令将所有的渡船凿沉，打碎全部做饭用的釜、甑，烧掉军营，每人只携带三天的干粮。这样做的目的是鞭策将士勇往直前，断绝后退之念。果然，“无一还心”的楚军将士无不以一当十，作战奇勇，九战九捷，秦军大将苏角被杀，王离被俘，涉间自杀。诸侯援军结成十几处营垒驻扎在巨鹿城边，却都不敢出战。当项羽亲率楚军冲锋陷阵时，他们都躲在营垒上“作壁上观”，等到打败了秦军，项羽召见诸侯援军将领，他们进入营门，个个跪下膝行而前，不敢抬头观望。从此项羽便成为诸侯联军统帅。

章邯在巨鹿战败后，虽仍有兵力二十余万，但士气低落，无心再战。项羽不给章邯以喘息的机会，乘胜追至漳水南岸，并屡次大败秦军。秦二世胡亥闻讯，派人责备章邯不肯效命。章邯为释嫌疑，派专史司马欣回咸阳请事，但专权的赵高却故意不见，吓得司马欣抄小路逃回军中对章邯说，现在赵高在朝中擅权，下面的人谁也别想有所作为。就算打了胜仗，赵高必然嫉恨，打了败仗便免不了受惩罚，希望将军慎重考虑。陈余亦写信给章邯，指出白起、蒙恬都是秦名将，有大功于秦，结果都遭到杀害。你为将不过三年，损兵几十万，赵高、二世责难，必将诿罪于你来推卸自己的罪责，将军领兵在外日久，朝内多敌对之人，有功也会被杀掉，无功也会被杀掉，既是这样，为什么不与诸侯联合攻秦而分地为王呢？章邯此时外受强敌紧逼，内受二世、赵高猜忌。在走投无路的情况下，一再派人向项羽乞降，项羽因军粮不足，终允其所请。于是，在二世三年（前207）七月，章邯率二十多万秦军投降项羽，至此，秦军主力已丧失殆尽，秦朝灭亡的丧钟已敲响。

总之，定陶失败后，义军采用了一系列的兵谋来扭转战局。起初，义军新败，收缩战线，退保彭城，以彭城为中心，将军队一分为三，分驻三处，形成掎角之势以应变。秦军主力北上击赵，将赵军围困巨鹿时，各路诸侯纷纷派兵遣将前往救赵，但都畏缩不前，楚军主帅宋义则存观望态度。项羽以先斩后奏的策略杀了宋义，然后奉命进军，又以破釜沉舟的策略激励将士，勇猛杀敌，一举击败凶悍的秦兵主力，继而又以攻心术诱降，秦将章邯率二十多万人马投降，彻底解决了秦军主力。在一系列的兵谋中，尤以破釜沉舟最为关键，它不仅消灭了秦军主力，而且还使各路起义大军都聚会于项羽的旗帜之下，得以统一行动。