劉邦此時進攻豐邑不克，此時秦嘉、景駒這個“楚王”就和項梁的軍隊對峙起來了。項梁聽說秦嘉背叛楚王陳勝，擁立景駒為王的消息，大罵秦嘉實屬大逆不道！項梁是個天不怕地不怕的人，命英布帶兵向彭城進軍攻打秦嘉，秦嘉所部根本不是對手，抵抗不住就逃走了。項梁追至胡陵（今安徽省阜陽市臨泉縣一帶），與秦嘉激戰(zhàn)一天一夜。最后秦嘉戰(zhàn)死，他的剩余軍隊投降了項梁。景駒見秦嘉敗亡，逃到梁地（河南商丘以南）就死了。項梁一戰(zhàn)平定彭城，項羽將來稱西楚霸王后就建都彭城，成為西楚霸王的大本營，彭城的戰(zhàn)略地位可見一斑。項梁整編了秦嘉的部隊，率軍駐扎在胡陵，準備繼續(xù)西進。
劉邦背后失去了秦嘉、景駒的支持，根據(jù)地豐邑還是久攻不克，還有章邯步步緊逼的隱患。好在身邊多了個出主意的人--張良勸劉邦趁勢投靠項梁。劉邦豁然開朗，聽說項梁在薛縣，就和張良帶著一百多名騎兵去拜見項梁。劉邦直言不諱地對項梁說：“無事不登三寶殿，是共同反秦的大事。目前我正處于不利的戰(zhàn)局，希望你派兵增援。”項梁也是急于奠定在南方反秦隊伍中的領(lǐng)導地位，爽快地答應了劉邦的投誠。項梁增派給劉邦五千名士兵以及五大夫級的將領(lǐng)十人。劉邦率軍趁機攻打豐邑，憑借這部分五千援軍，方才收復了豐邑。此時已是秦二世二年三月（前208年4月），雍齒帶上自己的親信投奔周市和魏王咎去了。
范增，居鄛（河南省新野縣南）人，時年已七十高齡，此人一直在家養(yǎng)老，但他好出奇謀。這時他前往薛縣，向項梁獻計。項梁確定陳勝已死的消息之后，謀士范增獻計擁立新楚王，讓項梁召集各路將領(lǐng)到薛縣前來召開軍事會議。此時，沛公劉邦也從沛縣趕來參加。秦二世二年六月（前208年7月），項梁立楚國王族的后代楚懷王的孫子熊心為楚王，也號稱懷王，建都于盱眙（今江蘇省淮安市盱眙縣東北），項梁自稱為武信君（趙王武臣也曾被人們稱為“武信君”）。陳嬰主動歸順項梁，被封為上柱國（上將），賞賜五個縣作為他的食邑；英布被封為當陽君，此人驍勇善戰(zhàn)，已經(jīng)成為項梁軍隊的主力；而呂臣卻不被重視。
項梁擁立了新楚王，讓劉邦的謀士張良終于看到了復興韓國的希望。張良因為曾經(jīng)幫助過項伯逃脫秦國的追捕，頗得項梁的信任。張良趁機進言說：“您已經(jīng)擁立了楚王的后人，韓國的多位公子中屬橫陽君韓成最為賢良，可以立他為韓王，增加我們起義軍的力量?！表椓和馀蓮埩紦砹㈨n成為王，韓王又拜張良為司徒（相當于宰相），帶著項梁撥給的一千多人，向西攻略原來韓國所管轄的領(lǐng)地。開始奪取了幾座城池，但隨后又被秦軍奪回去了。從此，張良追隨韓王成在潁川（河南省禹州市）一帶來回打游擊戰(zhàn)。也就是說，張良曾一度離開過劉邦，還念念不忘韓國的復國大業(yè)，但結(jié)果是戰(zhàn)績不太輝煌。待張良到河南再次引兵跟從沛公，輔佐劉邦進攻宛城，準備入關(guān)之時，已是秦二世三年六月（前207年7月），時隔整整一年。
章邯殲滅了楚王陳勝后，接著繼續(xù)進兵攻打盤踞在臨濟（河南省封丘縣東）的魏王魏咎。魏王派丞相周市突圍沖出臨濟城，向齊、楚兩國求援。齊王田儋和楚將項它率軍援救魏國。章邯見齊、楚派來了援軍，利用夜色偷襲在臨濟城下大敗齊、楚的軍隊，殺了魏王丞相周市和齊王田儋，魏王咎投火自焚。魏王咎的弟弟魏豹投靠楚懷王，項梁給了魏豹幾千人馬，讓魏豹重新奪回魏國的土地。齊王田儋被章邯打敗遇難后，齊國田榮收集了兄長田儋的殘余兵力，向東撤退到東阿（山東東阿縣）。齊國人對田儋兄弟本來就不滿，趁此機會，就另立已故的齊王田建的弟弟田假為齊王，田角為相國，田角的弟弟田間為將軍，以此對來抗諸侯國和章邯。至此，第一波反秦的領(lǐng)袖人物已經(jīng)被章邯收拾殆盡，轟轟烈烈的反秦浪潮勢頭銳減。項梁、項羽叔侄、劉邦、英布、彭越等人都已經(jīng)歸在楚懷王的旗幟之下，與南下的秦軍章邯處于短兵相接的狀態(tài)。
項梁這個時候擁立楚懷王，各地歸順楚國的人絡(luò)繹不絕，勢力空前強大。項梁帥軍隊向北攻打亢父，劉邦的部隊也參加了此役，連取蒙、虞、亢父等城。齊國田榮在東阿遭遇章邯大軍的圍攻，田榮向楚國求救，項梁擔任總指揮，帶領(lǐng)劉邦軍隊一起援救田榮。章邯遭遇項梁如此強勁的對手，一敗涂地，狼狽逃竄。東阿之戰(zhàn)是劉邦參加的第一次直接與章邯主力交戰(zhàn)的戰(zhàn)役，劉邦一部連取陳縣、甄城等地，表現(xiàn)突出，從此也進入將領(lǐng)的核心階層。田榮所部解圍之后，便趕回齊國奪位，殺死齊王田假之后，又另立田儋的兒子田市為齊王，田榮自任齊相，田橫任將軍。田榮爽約，并未率領(lǐng)齊軍與楚軍合擊章邯。
救援東阿之后，項梁親自率領(lǐng)楚軍追擊秦軍，秦軍退守濮陽，并引水環(huán)城自衛(wèi)。楚軍轉(zhuǎn)而攻打定陶（今山東定陶縣西北），定陶守軍十分強勁，楚軍暫時不能攻下。劉邦、項羽所部轉(zhuǎn)而向西繞行，企圖切斷定陶守軍的補給線，最后在雍丘（今河南祁縣）城下大敗秦軍李由所部。三川郡郡守李由是秦左丞相李斯之子，此時李斯已經(jīng)被趙高陷害入獄，考慮到李由擁重兵在外，趙高不敢殺李斯。但是，李由急于表現(xiàn)，中了項、劉聯(lián)軍的埋伏圈，全軍覆沒，李由被曹參斬殺。李由兵敗的消息傳到咸陽之后，正中趙高的下懷，馬上誅殺了李斯三族。之后，胡亥以趙高為丞相，事無巨細全由趙高決策。
劉邦所部經(jīng)歷了亢父、東阿、城陽、雍丘數(shù)次戰(zhàn)役的歷練，由稚嫩到成熟，逐漸成長為一直經(jīng)驗豐富的正規(guī)軍隊。無論是《項羽本紀》還是《高祖本紀》，此處提及劉邦、項羽，都是劉邦在前，項羽在后，可見項梁十分看重劉邦，他安排劉邦與項羽協(xié)同作戰(zhàn)，可能是讓自己年紀尚輕的侄子多向劉邦學習經(jīng)驗。項羽此時不過24歲，過于青澀，還有很多地方尚待磨練，與之相反，劉邦已經(jīng)48歲，他有豐富的人生閱歷，同時又有很多值得項羽學習的地方，如豁達大度、人脈廣泛、善于團結(jié)下屬等。劉邦曾說“我和項羽當年同時受命于楚懷王，約為兄弟”，大概他們兩人的友誼可能就是這個時候建立的吧。
劉、項聯(lián)軍轉(zhuǎn)而進攻外黃（今河南民權(quán)縣），未能攻下。項梁則親帥英布、蒲將軍等人繼續(xù)攻打定陶的秦軍，項梁多次擊敗秦軍，開始滋生了驕傲輕敵的思想。宋義奉楚懷王之名來定陶慰問項梁，提醒項梁注意章邯在濮陽城內(nèi)整軍備戰(zhàn)的動向，項梁不以為然。秦二世二年九月（前208年10月），章邯下令將士嘴里銜枚，夜襲項梁，項梁在定陶城下兵敗戰(zhàn)死。劉邦、項羽聯(lián)軍正在進攻陳留（今河南開封陳留城），聞知項梁戰(zhàn)死的消息之后，與原陳勝的部將呂臣一道率兵回師東進。待至十月，已是秦二世三年（前207年），楚懷王也從盱眙移師彭城（今江蘇徐州市），呂臣駐軍在彭城東面，項羽駐軍在彭城西面，沛公劉邦駐守碭郡一帶，諸將英布等人也聚保彭城，做好了對抗章邯的準備。
替人牧羊的熊心被項梁一手扶立為楚懷王，項梁死后，楚懷王終于擺脫了傀儡的位置，為了徹底擺脫項氏家族的影響，首先將項羽、呂臣兩軍合并，使之相互牽制。為了拉攏呂臣，任命呂臣為司徒，其父呂青為令尹（首相）。戰(zhàn)功卓著的項羽則被封為長安侯，號“魯公”，其地位在呂臣父子之下，也沒有給予任何實權(quán)。楚懷王還想拉攏劉邦來牽制項羽，所以封為武安侯之外，還委任他為碭郡長，統(tǒng)帥碭郡的軍隊。這樣一路下來，實際獲利最大的還是劉邦。
從投靠項梁開始，到提升為楚國的鼎力主將，前后也不過半年的時間。天助劉邦，因為這次政治斗爭，平民劉邦再次得到高升的機會，下一步會是封王嗎？懷王獨厚劉邦，壓制項羽的心機非常明顯，但是閱歷豐富、深謀遠慮的劉邦也不會因此得罪實力雄厚的項羽，私下里就主動與項羽拜把子結(jié)為兄弟。這也為劉、項二人后來在楚漢爭霸拉開了序幕。
