五日后
联军五十万行至函谷关，正当要攻城时，发现城头之上的旗帜不是秦，而是刘。
项羽疑惑，遣人上前询问，得知守关之人乃是沛公麾下将领。
项羽得知沛公已经先入关中，心中不喜，但是在众目睽睽之下，也不好发作，于是又遣人告诉守关之人说：诸侯联军主将楚国上将军项籍在此，将军速速打开城门，放诸侯军入关。
可是函谷关守将的回答却是：还请回禀项将军，我部未曾接到放贵军入关的命令，恕我无礼，不能开关。
项羽听到守将的回答，十分恼怒，当场拍马上前，用枪指着关墙上的守将大声道：“本将乃是楚国上将军，诸侯联军主将项羽，刘季也是楚国人，按身份，在本将之下，你岂敢挡本将去路，还不速速开关，不然，休怪本将无情！”
守将仍以未得命令为由，拒绝开关。
项羽大怒，回到军中，下令让英布率领大军攻关。
纵使沛公军占据地利，但是仍然抵挡不住项羽军的猛攻，第三日，项羽军攻破函谷关。
五十万联军进驻新丰，驻军鸿门。
先说刘邦如何先入关中，先前楚王让宋义和刘邦兵分两路攻秦，宋义北向救赵，刘邦西向攻秦。
北向的宋义被项羽所杀，最后变为项羽军。西向的刘邦一路也是十分的坎坷。
首先，刘邦军一路从彭城往西攻城略地，一路收集陈胜、项梁的散卒。原本刘邦的本部兵马只有五千人，经过一路收留，兵力达到一万。
刘邦军取道砀县到达成阳县，与杠里的砀郡秦军对垒相持，刘邦率军与秦军交战，依靠家乡将领，大破其军。
接着，刘邦引兵西进，在昌邑遇到彭越的部队，两军合军，总兵力达到两万，准备合力进攻昌邑，结果大军围困半个月也没能攻下，只得回军栗县。
在栗县，刘邦遇到了被章邯军打散的柴武军，凭借着楚王授予的“受陈王项梁散卒”的权力。刘邦兼并了柴武的四千人。
接着与张楚王旧将吕臣率领的吕成军合攻昌邑，结果又没攻下。刘邦决定舍弃昌邑不打，率军继续西行。吕臣和彭越也决定跟随刘邦一起行军。刘邦军军力来到三万人。
之后刘邦采用是高阳门卒郦食其的计策，率军袭击陈留县，大破之，得到了秦军囤积的粮草。刘邦封郦食其为广野君，任命他弟弟郦商为将，领陈留之军，跟随大军西行。
刘邦军在亳县南部与秦军交战，击败毫县守军，又往西到达开封，秦将赵贲率领秦军在开封北面与刘邦交战。
刘邦麾下将领曹参、樊哙、夏侯婴、灌婴等将领奋勇杀敌，大破秦军，秦将赵贲退守开封。刘邦大军围困，多次攻城皆不入。
转而西进，在白马、曲遇东面与秦将杨熊交战，大破杨熊军，杨熊军败退阳武，双方又在阳武大战，杨熊又败，接着退守荣阳，坚守不出。
刘邦知道己方军队攻城不利，于是转道南向，进入颍川郡。
颍川郡内有一股义军，是由张良率领的韩王军队。自从项羽刘邦退入彭城后，张良就劝楚王立韩国公室后裔韩成为韩王，之后跟随韩王成西至韩地攻城略地，收复故土。
但接连数月所略之地每占辄失，始终没打开局面，因此游兵于颍川郡一带。
正好刘邦军南向，张良找上门来，在张良的带领下，刘邦军一路在颍川郡攻城略地，很快就将韩国旧地收复，刘邦十分渴望得到张良的相助，于是让韩王成留守韩国旧都阳翟。
然后动用计谋，告诉韩王他准备以韩国旧地换取张良相助，韩王欣然接受，面见张良，让他之后奉刘邦为主，张良心寒，转而投向刘邦军。
刘邦原本想要由函谷关率先进入关中，因此此时大军已经开进到了平阴县，拿下来了黄河渡口，是为了防止其他诸侯军先他一步入关。
但这时，张良对刘邦说：“主公若想要先入关中，必不能由函谷关而入，函谷关是战略要地，天下人的目光都在那里，您若是攻打那里，一定会遭受十分顽强的抵抗。不如南向，由武关入关，避开天下人的视线。”
刘邦认为十分有道理，于是准备向南，在路过洛阳时，遭遇秦将赵贲的阻挡，刘邦又与之交战，又一次大破之。进而攻打洛阳，还是没有攻破，无奈继续南下。
经过阳城，终于攻破，大军在此休整三日，收编城中马匹骑兵，然后往南攻打南阳郡，在犨县东面、阳城东面击破南阳郡守吕齮，吕齮退守宛城。
刘邦见宛城城高池深，想要绕过宛城，直接攻取武关。但是张良劝道：“您虽欲急入关，但秦兵尚众，距险。今不下宛，宛从后击，强秦在前，此危道也。”
刘邦听从了张良的建议，于是连夜急攻宛城，大战持续了一天一夜，最后曹参、樊哙先登陷阵，宛城被攻破，郡守吕齮想要自杀，但他的门客陈恢加以劝阻，并出使楚营，与刘邦约定举城归降，于是刘邦完整得到了整个南阳郡。
刘邦军一路继续西行，因为吕齮的缘故，所遇城邑望风而降，一直到达武关城下，此时刘邦军力已经来到六万人。
刘邦所部楚军进兵至武关东面，听从张良的计策，派宁昌出使秦廷，而这时章邯也投降了项羽。秦丞相赵高惶恐，于是弑杀秦二世，令使者回报刘邦，想要和刘邦约定平分关中。
刘邦认为赵高在使诈，不愿答应，这时张良说：“听说武关守将是是個屠夫的儿子，这种市侩小人，只要用点财币就可以打动他的心了。您可以派先遣部队，预备五万人的粮饷，并在四周山间上增设大量军队的旗号，虚张声势，作为疑兵。然后再派郦食其多带珍宝财物去劝诱秦将，事情就可能成功了。”
刘邦依计行事，派郦食其、陆贾携带大量财宝，前往劝降武关守将，而武关守将也知道了章邯率军投降，因此心底已经有所动摇，再加上郦食其带来的大量财宝，果断选择了投降，放刘邦入关。
进入武关后，刘邦军面前已经一路坦荡，没有任何险峻可以抵挡，于是刘邦一面率军西进，一面令郦商带领三万军队攻取汉中、巴、蜀等地。
刘邦军一路上不断击溃阻挡的秦军，很快进至秦都咸阳附近的蓝田。
此时秦廷是秦王子婴。赵高在弑杀秦二世后，认为如今的秦王朝风雨漂泊，所占领的土地不复秦朝的实力，应该去帝位，于是立扶苏之子子婴为秦王。
但是在子婴为了登基戒斋的第三日，就联合内侍亲自诛杀了赵高，并夷灭全族。可是这个时候，刘邦军已经进至蓝田，秦王纠集了秦王朝最后的力量，想要放手一搏。
于是与刘邦军大战于蓝田，结果遭遇大败，刘邦军进至灞上，然后听从萧何的建议，召集当地的名士，和他们约法三章：杀人者死，伤人和偷盗要受到相应的处罚。
久受秦律严苛之苦的秦地百姓，纷纷前来投奔刘邦，皆言刘邦是位宽厚的长者，因为此时的刘邦已经四十九岁了。而刘邦的军力来到了十万。
秦二世三年
十月
秦王子婴知道大势已去，于是乘素车、驾白马，用丝带系颈，手捧着皇帝的玉玺符节，在咸阳城门前的轵道旁向刘邦投降。
至此秦王朝正式灭亡，享朝十四年。
刘邦进入了咸阳后，看着富丽堂皇的宫殿，宫中身段柔美的女子，刘邦留恋其中，甚至萌生出了就此封闭关中，当一个逍遥王的想法。
于是传令函谷关的守将，不许放一个诸侯入关。
樊哙劝他注意天下如今还没有平定，做一个富家翁是不行的，别忘了秦的前车之鉴。但是深陷温柔乡的刘邦根本听不进去。
直到项羽大军攻破函谷，即将进驻鸿门时，刘邦才幡然醒悟。
连忙让人封闭宫室府库，回到灞上驻扎做出一副不敢指染的样子。然后连忙去信项羽，先是诉说之前的情谊，然后说自己根本就没敢指染咸阳的一草一木，阻止将军入关，实在不是自己的命令，而是守将擅自行事的结果。
如今天下谁人不知灭亡秦朝的功劳在将军，刘季也只是将军的手下，岂敢贪功，咸阳城的一切都已经封存完毕，这就是为了等待将军的到来，如若不信，可以派人进入咸阳查验，看看我是否说谎，这一切还请将军明鉴。
如此项羽联军五十万驻鸿门，刘邦军十万驻灞上。
项羽在得到刘邦的信件后，也有些犹豫的，因为他对于刘邦也是有些好感在的，当年项梁战死，只有刘邦和他站在一起，以前两人的感情也是十分要好。
这时前往咸阳查验的范增回来，对项羽说：“刘季在山东时贪财好色，入关后却不取财物女人，看来其志向不小。另外咸阳城中虽然一切如旧，可是宫室中的户籍名册多有缺失，很显然是被刘季的人拿走了。
不夺取财宝佳人，反而夺取户籍名册，其所图已经证明了其心可诛，我看应该趁早杀了他”
项羽有些犹豫道：“不就是一些破烂书册嘛，拿走就拿走，反正最后我也是要烧毁的，不必如此大惊小怪吧！”
范增气急，还想说些什么，有人来报：沛公军左司马曹无伤前来觐见。
项羽让人领进来，曹无伤说：“其实刘邦一切都在骗将军，说是没有动过咸阳的一切，其实早在将军进入函谷关之前，刘邦一直都夜宿在皇宫，左拥右抱，快活似神仙，而函谷关守将不开关的命令其实也是他亲自下达的，这都是因为他想在关中称王，然后令秦王子婴为相啊！”
项羽感觉受到了欺骗，于是拍案而起道：“刘季小儿，安敢欺我，传令，明日大军拔营，目标，灞上！”
“谨遵上将军令！”
军议完毕，一个楚将悄悄牵过马匹，向着西方疾驰而去。
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