為了替先父項燕報仇，項梁收編景楚殘部，發動西楚起義，將領土擴大到江浙一帶。項梁聽從謀士範增的建議，擁立楚國王室後裔熊心為楚王，帶領大軍渡過烏江，向西秦擴張楚國領土，項梁定都盱眙（今江蘇淮安），建立西楚證權。泗水亭長（今江蘇徐州沛縣）劉邦率百餘名隨從來到盱眙拜見項梁，投靠西楚證權。項梁給劉邦增撥了士兵五千名，伍長級的軍官十名。劉邦回去後，領兵進攻豐邑(今江蘇徐州豐縣)，攻陷該城，建立劉楚證權，與西楚互為照應。韓國王室張良來到旴眙投靠西楚證權，項梁派張良尋找到韓國王室後裔韓成，擁立他為韓王。張良和韓成率一千餘人向西收複韓國以前的失地，奪得陽翟數城（今河南許昌），建立張韓證權，與西楚互為照應。
項梁發動西楚起義的這一年（公元前208年），秦政51歲(已死2年)，李斯76歲(今年死)，王翦96歲(已死6年)，趙高62歲(明年死)；劉邦48歲，張良42歲，項梁39歲，章邯30歲，項羽24歲（項羽和劉邦都屬龍，劉邦大項羽兩輪），熊心20歲，秦胡亥22歲；呂雉33歲，虞姬18歲。
西楚證權期間秦朝的郡縣製還非常流行，西楚國尉項梁沿用了秦朝的郡縣製。郡縣製起源於春秋時期，盛行於戰國時期，秦朝在全國範圍推行，初設36郡，後增至40餘郡。郡縣製的核心在於中央設皇帝（掌管三公六部九卿，三公指丞相、太尉、禦史大夫，六部指禮、吏、兵、刑、工、戶六部尚書）、皇後（掌管三宮六院九嬪，皇帝居住在乾清宮，三宮指太後居住的慈寧宮、皇後居住的坤寧宮和太子居住的東宮，六院指兩位皇貴妃、賢良淑德四妃居住的宮殿）、丞相（掌管全國行政）、太尉（掌管全國軍事）、禦史大夫（掌管全國監察），地方設郡縣機關單位。郡設郡太守（掌管全郡事務）、郡太尉（掌管軍事）、郡禦史（掌管監察）。郡下設縣，縣級編製如下：縣內設縣令、縣長（掌管全縣事務，萬戶以上設縣令，不滿萬戶設縣長）、縣尉（協助掌管軍事）、縣丞（協助掌管司法）。郡縣長官都由皇帝任免，負責征收賦稅、征發徭役兵役等。
公元前208年九月，項梁在東阿（山東聊城）擊敗了章邯的軍隊，就領兵西進，等到達定陶時（今山東荷澤），再度打垮秦軍。項羽、劉邦又在雍丘（今河南開封）與秦軍交戰，大敗秦軍，斬殺了三川郡守（今河南鄭州）李由(丞相李斯的兒子)。項梁於是更加輕視秦軍，顯露出驕傲的神色。這時秦胡亥調動全部軍隊增援章邯攻打楚軍，在定陶大敗楚軍，項梁戰死，項羽繼承叔父項梁的遺誌，繼續扛起光楚反秦的大旗。項梁戰死以後，項羽和劉邦久攻陳留（河南開封）不下，於是商議退軍。項羽引軍駐紮彭城(今江蘇徐州)，劉邦駐軍於碭(今安徽宿州)，這就是著名的定陶之戰。定陶之戰以後，項梁戰死，旴眙受到秦兵圍攻，項羽聽從謀士範增的建議，將懷王熊心迎至彭城（今江蘇徐州）。但項羽桀驁不馴，認為熊心不過是項梁立的一個傀儡，對熊心非常輕蔑。
公元前208年十一月，定陶之戰以後，西楚懷王熊心命劉邦、項羽分兵伐秦，並約定：誰先入關進鹹陽，誰便可以立而為王，這就是著名的秦王爭霸賽，秦王爭霸持續了一年才分出勝負。其實熊心對劉邦頗有好感，對項羽則頗有微詞，這場比賽明顯是熊心借劉邦打壓項羽的傑作，對劉邦在政策上頗有傾斜，因為熊心心還為項羽安排了浪費時間的救趙任務。當張楚起義揭開反秦序幕的時候，秦將章邯也在帶領大軍鎮壓六國。秦軍最高統帥、上將軍章邯在打敗反秦武裝首領開封魏咎（魏咎是魏豹的哥哥）和淄博田儋（田儋是田榮、田橫的哥哥）以後，才來到荷澤與項梁在定陶展開大戰，楚國項梁因輕敵而戰敗，章邯於是認為楚地已不足憂，遂領兵北上攻打趙都邯鄲，圍趙歇於巨鹿(今河北刑台)，趙歇不勝惶恐，遂求救於諸侯。熊心與項羽關係不善，為了打壓項羽，熊心任命宋義為上將軍，項羽為次將軍，前往巨鹿（河北刑台）圍秦救趙。趙國似乎經常遇到危險，老是需要人救，此時遇到危險的是趙國王室的後裔趙歇。
11、公元前207年初，張韓證權遊兵於潁川（今河南許昌）附近，時而攻取數城，但很快又被秦兵奪回，遲遲未能開創大局麵。為了能在秦王爭霸賽中取得勝利，劉邦西征前先行北上陳縣（今河南周口）收編了陳勝舊部散卒，然後攻取了洛陽周邊的一些地區，企圖奪取洛陽經潼關（陝西渭南）進入關中。但劉邦隨後被洛陽郡縣兵出城迎擊大敗南逃，在得到酈食其（河南開封）為代表的地方豪強支持後，改變策略轉走武關（陝西商洛）進入關中。
公元前207年七月，劉邦率兵攻占潁川（河南許昌）、丹陽（河南南陽），然後劉邦收編張韓殘部（河南陽翟），張韓證權滅亡。劉邦讓韓成留守陽翟（韓故都，今河南許昌），而讓張良隨軍南下，從此張良與劉邦在戰爭中結下了深厚的友誼，張韓和劉楚彙合成一股強大的勢力。張良足智多謀，成為劉邦的頭號軍師，張良後來被劉邦封為留侯。
公元前207年十月，劉邦領兵十萬走武關進入關中，在秦王爭霸中奪得冠軍。劉邦在鹹陽郊區的藍田（今陝西西安）大破秦軍，秦子嬰向劉邦投降，秦朝滅亡。劉邦攻破鹹陽以後，謀士蕭何建議劉邦與當地人民約法三章，秋毫無犯，劉邦因此嬴得了關中貴族的擁護與愛戴。蕭何後來成為西漢首相，與秦相韓非相比，蕭何遵循簡約刑法的精神製訂九律，留下“何遵約法”之句。
公元前207年十一月，宋義在安陽（殷商故都）長期按兵不動，項羽和宋義不睦，認為他故意拖自己後腿，斬殺宋義後自立為上將軍。項羽進兵巨鹿，先遣英布等率二萬人渡滹沱河擊秦軍，項羽隨後率其餘楚軍渡河。項羽命令部下在渡河後砸碎鍋子、鑿沉船隻，意謂決一死戰。最後楚軍以一敵十，項羽九戰九勝，大破秦軍三十萬。項羽大獲全勝，其他反秦諸侯均望風歸附，秦將章邯也率所部向項羽投降，西楚於是不費一兵一卒而有齊、魯、宋、衛之地。為了籠絡人心，項羽和章邯結為異姓兄弟；類似天龍八部，劉邦成了蕭峰，項羽成了段譽，章邯成了虛竹。項羽擔心秦國降兵可能生變，同時也為了報白起在郢都（今湖北江陵）大開殺戒之仇，於是命楚軍在一夜間在新安城南（今河南洛陽）殺掉了秦國降兵二十餘萬人。項羽的西楚軍沒能收編秦軍殘部，導致他既損失人力，又損傷人心，這就是著名的巨鹿之戰。
公元前207年十二月，項羽於巨鹿大破秦軍主力後擁兵四十萬走潼關，在劉邦之後進入關中，在秦王爭霸中奪得亞軍。回想起一年前的約定，項羽傷心欲絕，按照熊心的約定，劉邦先入鹹陽可以稱王，項羽後入鹹陽不能稱王。項羽本來就對熊心的打壓懷恨在心，於是打算不遵守熊心的約定，和劉邦用武力角逐稱王的資格。劉邦打仗不是項羽的對手，但撿戰利品的手段比項羽高明，這就是以逸待勞的真諦：自己隻負責運作資金和玩弄權術，讓別人去賣力的勞動，然後過上比別人舒服的生活。有人說項羽打江山，劉邦坐江山，因為劉邦善長保存實力，很少與秦兵正麵作戰，而巨鹿之戰中項羽破釜沉舟，秦軍主力幾乎被項羽屠戮殆盡，從此秦國再無力鎮壓人心向背的農民起義。從王翦以逸待勞鬥項燕，到劉邦以逸待勞鬥項羽，可見項家天生是個幹苦力的勞碌命，很難鬥過萬惡的資本家。一個真正精明的人永遠不會作無謂的犧牲，劉邦恰好比較工於心計，當項羽不遵熊心之命令帶兵占領關中以後，劉邦自忖現在與項羽翻臉也撈不到什麼好處，於是和項羽在鴻門談判，瓜分勝利果實，這就是著名的鴻門宴。
在這場大會上，項伯遊說張良跳槽，項莊舞劍行刺劉邦，樊噲坐地猛吞生肉，都奉獻了精彩的表演。守得住寂寞才能耐得住繁華，忍得了恥辱才能擔得起榮耀，劉邦在會上和項羽拜把子結為異姓兄弟（實際上按年齡應該結為叔侄，劉邦自降了一輩），並表決心稱願意效忠於項羽和懷王熊心。鴻門宴後，項羽入屠鹹陽，殺秦宗室，焚秦宮殿，劫掠關中；鴻門宴後，項羽誅秦子嬰，屠鹹陽城，火燒阿房宮連綿三月不絕。當時韓生勸諫項羽:"關中阻，山河四塞，地肥饒，可都以霸。"項羽卻說:"富貴不歸故鄉，如衣錦夜行，誰知之者!"於是項羽烹殺諫者，放棄了建都關中形勝之地的良好抉擇，帶兵衣錦還鄉榮歸江東故裏，而把三秦封給關中貴族章邯、司馬欣、董翳，把漢中封給了劉邦（此時四川加漢中簡稱漢，劉邦又叫漢王。這裏後來形成了漢中劉氏，西漢帝劉邦、東漢帝劉秀、蜀漢帝劉備、西晉太尉劉琨、東晉北趙帝劉淵、五朝南宋帝劉裕、隋末軍閥劉元進、唐朝詩豪劉禹錫、五代後漢帝劉知遠、五代北漢帝劉崇、五代南漢帝劉隱、宋朝太後劉娥、宋末大將劉光世、元朝忽必烈太師劉秉忠、元末韓林兒太師劉福通、明朝朱元璋太師劉基、明末李自成太師劉宗敏、清朝八卦教主劉佐臣以及民國黨-委書記劉少奇等都是從這裏出發，徐州劉氏曾經和濠州朱氏一樣是名門望族）。章邯、劉邦都成了項羽的附庸，頂羽站到了人生的巔峰，百萬秦川終於成為了楚國的領土，項羽為項燕複仇成功了！
12、公元前206年一月，項羽佯尊懷王熊心為義帝，“實則不用其命”。 二月，項羽挾天子以令諸侯，將義帝熊心的都城彭城據為己有，借口“古之帝者，地方千裏，必居上遊”，迫使義帝遷都於長江中遊的長沙郡郴縣（今湖南郴州，這裏後來形成了一個名門望族，叫彬州熊氏。漢朝丹陽太守熊評、三國東吳尚書熊睦、東晉尚書熊遠、唐末汾陽侯熊琳、五代十國南吳廣西太守熊秉章、宋朝驃騎將軍熊誥、元朝文學家熊朋來、明朝遼東經略熊延弼、清朝尚書熊賜履和民國四川軍閥首領熊克武等皆出自彬州熊氏，荊州熊氏近代和關東羅氏一樣開始走向複興）。
公元前206年四月，項羽自立為西楚霸王，官位僅次於義帝熊心，把持著西楚的軍-政大權。城頭變幻大王旗，江南這座城，以前是勾踐的江山，後來變成了項羽的江山，後來變成了孫權的江山，後來變成了王世充的江山，後來變成了錢繆的江山，後來變成了方國珍的江山，後來變成了蔣介石的江山，真是“江山代有才人出，各領風騷數百年”。項羽大行分封六國貴族為諸侯，章邯平定六國叛亂的戰役算是白打了。不過雖然項羽會分封六國，但是劉邦會收買六國，諸侯製與郡縣製在此時進行著激烈地拉據。項羽封劉邦為漢王，以"巴、蜀亦關中地"為由，封與劉邦，領土在今天的四川盆地，劉邦定都南鄭(今陝西漢中)，漢中為四川通住三秦的門戶，從此開始了長達四年的楚漢爭霸。項羽將關中地區分為三個部分，封給秦國降將章邯、司馬欣、董翳，把他們分別封為雍王（定都鹹陽）、塞王（定都商洛）、翟王（定都延安），合稱"三秦"，企圖通過他們控製關中，將劉邦困鎖在漢中巴蜀地區，漢、翟、塞、雍是秦川的四大諸侯。劉邦入漢中時，項羽給予劉邦三萬士兵，劉邦依張良計，入南鄭時燒毀棧道，以防被偷襲和向項羽示意無外侵的意願。項羽封英布為九江王，定都六安，管理壽春、六安、廬江廬州（今合肥）安慶二郡以及江西九江等地（英布是皋陶後裔，乃皋陶五十九世孫，安徽六安人，秦朝修始皇陵時犯法被判處黥刑，所以又稱黥布）。楚將韓信多次給項羽獻計，項羽不予采納，因此沒能得到項羽的封賞。劉邦入蜀後，韓信離楚歸漢，並為劉邦打漢室江山立下汗馬功勞，韓信後來被劉邦封為淮陰侯（江蘇淮安）。
公元前206年八月，劉邦用韓信的計策明修棧道（今陝西漢中），暗度陳倉（今陝西寶雞），趁項羽北攻齊國田榮時，在好疇（今陝西鹹陽）擊潰雍王章邯，最後圍困章邯於廢丘（今陝西西安），章邯卻寧死不屈。同月，塞王司馬欣（自從司馬錯攻占巴蜀以後，司馬家族一直是關中蜀地貴族，後來漢武帝時期的司馬遷、司馬相如都是這一派係的傳人，甚誌連西晉的司馬懿、司馬昭也與塞王司馬欣有千絲萬縷的聯係，司馬家族起源於犬丘馬氏）、翟王董翳（從董翳開始，關中董氏在漢朝一直是世襲貴族，權傾朝野，比如漢武帝劉徹時期提出三綱五常的儒家大拿董仲舒，西漢末年被漢哀帝劉欣指定為接班人的黃門郎董賢，東漢末年幫漢靈帝劉宏鎮壓黃巾軍、誅殺十常侍的涼州刺史董卓。直到董卓的部下李催、郭汜在涼州作亂，隴西李氏、雍州郭氏開始得意，關中董氏才逐漸沒落，但董卓之亂仍有外戚董承護送幼小的漢獻帝劉協去投靠曹操，關中董氏來源於巴山童氏。值得一提的是，漢哀帝劉欣與董賢雖然有斷袖之癖，但是劉欣的堂哥漢成帝劉驁與張放也有璽書之誼，並且劉驁還不得不割舍與張放的感情，娶年輕貌美的趙飛燕為妻，張放一度為此哭泣而死。劉驁的爺爺是漢宣帝劉詢，劉詢的曾爺爺則是著名的漢武帝劉徹。劉詢的孫媳婦是環肥燕瘦的趙飛燕和紅顏禍水的趙合德，但劉詢腰斬了穎川太守趙廣漢，而趙廣漢是穎川趙氏（穎川在河南許昌）的始祖，西漢皇後趙飛燕、東漢十常侍趙忠、蜀漢猛將趙雲、晉朝陶瓷家趙慨、五朝書法家趙文淵、唐朝遼東總督趙文翽、五代禁衛軍首領趙匡胤、北宋皇帝趙光義、南宋皇帝趙構、元朝畫家趙孟頫、明朝權監趙無極、清朝學士趙國麟、民國作家趙樹理都是出自穎川趙氏）不敵漢軍，被迫向漢王劉邦投降。之後幾個月，劉邦遣將攻取隴西（甘肅定西）、北地（甘肅慶陽）、上郡（陝西榆林）。這樣，三秦除章邯困守的廢丘之外全部歸漢。
公元前206年十月，漢王劉邦進至陝(今河南三門峽)。在漢軍基本平定關中之後，劉邦開始準備東進伐楚了。
公元前206年十一月，項羽所立之韓王鄭昌（項羽殺掉韓成後所立）降漢，劉邦廢掉鄭昌，立韓信為韓王（定都河南陽翟）。項羽當初封親信田都為齊王（山東淄博），齊相田榮不滿項羽分封，此時亦自立為齊王（田儋、田榮、田橫為山東起義的兄弟三人，田儋早已被章邯所殺）。趙將陳餘反對項羽，擁立代王趙歇回故都成為趙王（河北邯鄲），自己則留在趙歇身邊輔佐。同月，項羽自己亦作亂，密令九江王英布（今江西九江）遣將殺害義帝熊心於郴縣，自立為楚王，定都彭城（江蘇徐州）。
13、公元前205年一月，項羽聞知劉邦已兼並三秦，且準備東進伐楚，而趙國（邯鄲）陳餘、齊國（淄博）田榮、梁國（開封）彭越都已反叛，項羽以齊國與梁國最近，威脅最大，決定親自北上攻打齊國，並派部將蕭公角去梁國迎擊彭越。項羽派使者到九江向英布征其一同前往，但英布僅以老弱敷衍，項羽對此深為不滿，幾次遣使斥責。
公元前205年三月，劉邦正在向東進軍伐楚，魏王魏豹（河南鄭州滎陽）降漢，殷王司馬昂（河南安陽）也降漢，趙將張耳（河北邯鄲）也與劉邦勾結起來；項羽封陳平為武信君，令其平定殷國，於是司馬昂又降楚；過了沒多久，漢王劉邦攻打殷王，平定殷地，俘虜了司馬昂。項羽得知大怒，要誅殺平定殷國的將吏，陳平很害怕，於是投靠了漢王劉邦。陳平是劉邦手下的二號軍師，為劉邦提了很多高屋建瓴之計，陳平後來官至西漢丞相。
公元前205年四月，劉邦進至洛陽，接受翟王董翳"兵出無名，事故不成"、"明其為賊，敵乃可服"的建議， 以項羽殺害義帝為口實，為義帝熊心報仇討逆。劉邦趁項羽滯留在齊國時，渡過臨晉關（陝西渭南），至河內（河南鄭州），糾集塞、翟、魏、殷、趙五國諸侯聯軍56萬，兵分兩路攻楚。北路由曹參（曹參、蕭何是支持劉邦起義的財閥）、灌嬰（灌嬰、靳歙是陳勝舊部）統率，進攻定陶（山東荷澤），擊敗龍且、項它。南路由劉邦親自統率，部將為張良、陳平、韓信、呂澤、張耳（張耳是趙歇手下大將，遭到趙將陳餘打壓才歸順劉邦）、夏侯嬰（夏侯嬰、周勃是劉邦的老鄉）、樊噲（樊噲是呂雉的妹夫，劉邦的連襟）以及五國諸侯軍，至外黃（河南商丘），擊敗楚將程處、王武。魏將彭越打敗項羽部下蕭公角後率三萬人歸附劉邦，由於彭越的大軍一直無處掛靠，劉邦讓他替魏王魏豹作相國。韓信、英布和彭越並稱為漢初三大名將，劉邦後來封彭越為梁王（管理開封、荷澤），封英布為淮南王（管理六安、九江）。