劉邦率領將士西征，還算順利，沒有遇到強敵。為了能早日進入函穀關，劉邦采取了比較靈活的戰術，對於好攻打的城邑，就攻打下來，來獲取糧草給養。對於難以攻打的城邑，就繞路走，來保存實力。劉邦占據了陽城，繼續西進，想拿下南陽郡，在洛陽東麵與秦軍交戰，但戰事不利，隻好退回陽城。
為了打敗秦軍，拿下南陽郡，劉邦集中了軍中騎兵。在犨縣東與南陽太守呂??交戰，劉邦集中了騎兵猛衝過去，大敗秦軍，攻取了南陽郡，郡守呂??逃進宛城。
宛城是座比較大的城邑，想攻下來很難，劉邦想繞過宛城，繼續西進。張良勸諫劉邦說：您雖然想趕快入關，但目前秦軍數量仍舊很多，又憑借險要地勢進行抵抗。如果現在不攻下宛城，日後宛城秦軍從背後攻擊，前麵又有強大的秦軍，這可是非常危險的境地啊！
沛公連夜率兵從另一條路返回，並更換了旗幟，在天亮之前把宛城緊緊圍住。宛城郡守想自刎，他的門客陳恢說：現在自刎還太早了，等我去見沛公回來再說。
有人把陳恢送下城牆，求見沛公說：我聽說您和諸侯約定，先攻入鹹陽者為關中王。現在您卻停下來攻打宛城，宛城是大郡，附屬城池幾十座，人口眾多，積蓄充足，萬眾一心堅守城池，您停在這裡整日攻城，士兵傷亡一定很多，持續日久必定錯過先攻進鹹陽者為關中王的約定。
沛公說：那先生有何指教？
陳恢說：現在您進退兩難，為了您著想，也為宛城的人民著想，我們約定條件。您可以封賞宛城太守為侯，仍讓他留守宛城，您率領宛城的士兵一起西進。那些還沒有歸服的城邑，聽到這個消息，一定會爭著打開城門等候您，您就可以暢通無阻的西進，不必擔心什麼了。
沛公說：好！就依先生所言。
沛公封宛城郡守為殷侯，封給陳恢一千戶。沛公率兵繼續西進，所經過的城邑，都主動的打開城門，迎接沛公。就連高武侯戚鰓，襄陽侯王陵也都歸服了沛公。沛公軍士所到之處秋毫無犯，受到了秦地百姓的歡迎。
此時項羽殺了宋義，做了上將軍，各路諸侯將領都歸屬了項羽。項羽打敗了秦將王離的軍隊，降服了章邯，諸侯們也都歸附了項羽。趙高殺了秦二世，派人求見劉邦，想和劉邦約定在關中劃地稱王。
劉邦假意應允，與張良商議對策。張良說：趙高陰險狡詐，不能不防。應派酈生，陸賈等善辯之士去遊說秦軍將領，並用財物進行引誘，許以高官厚祿，定能為我所用。
劉邦采納了張良的計謀，使秦軍防守鬆懈，將士不肯用命，便輕鬆的打敗了秦軍。劉邦又號令全軍，所過之處，不得搶擄，秦地人歡天喜地迎接劉邦，無人抵抗，劉邦徹底打敗了秦軍，進入關中。
這年十月，劉邦的軍隊最先到達灞上，秦王子嬰駕著白車白馬，用絲繩係著脖子上，封好皇帝的印信，在軹道旁向劉邦投降。將領們有的說應該殺死秦王。劉邦說：當初懷王派我攻關中，就是因為我能寬厚容人，人家已經投降了，又把人家殺了，這麼做不吉利，也不應該。
劉邦把秦王嬰交給主管官吏看管，而後率兵進入鹹陽。劉邦進入秦宮後，見到了秦宮的富麗堂皇，皇宮嬪妃的傾國傾城，想留在秦宮中休息，樊噲，張良勸阻說：我們要做大事業，不能為寶物美女所動。
劉邦這才心不甘不情願的，下令把秦宮中的貴重寶器，財物和庫府封好，派人看守，自己率軍退回來駐紮在灞上。
劉邦召來關中各縣的父老和有才德名望的人，同他們商議事情說：秦朝實施嚴刑峻法已經很久了，議論朝政得失就會被滅族，相聚談話都要被處死。我和諸侯們有約定，誰先進入關中的，就是這裡的王，所以我應該是關中王。現在我與父老兄弟們約定，今後的國家法令就三條：殺人者處死，傷人者和搶劫者依法治罪。秦朝其餘的法令全部廢除。
為了安定民心，沛公告誡關中父老兄弟，叫所有的官吏和百姓依舊像往常一樣，各居其位，各負其責。我到這裡來是為父老兄弟們除害，絕不會對你們有任何侵害，請相信我。
現在我把軍隊駐紮到灞上，是等各路諸侯到來，共同製定一個規約。隨即派人和秦朝官吏一起到各縣，鎮，鄉村去巡視，向民眾講明情況。秦地百姓一顆懸著的心總算放下了。百姓們懷著喜悅的心情，爭著送來牛羊酒食來慰勞士兵，沛公推讓不肯接受說：倉庫裡糧食很多，並不缺乏，不想讓大家破費。
人們更加高興，唯恐沛公不做關中王。沛公已取得到關中百姓的民心。
有人遊說沛公說：關中之地沃野千裡，其他地區是無法比擬的。關中四周的地理形勢險峻，易守難攻，是個稱王稱霸的好地方。現在聽說章邯投降項羽，項羽給他封號是雍王，這是明擺了要讓他做關中王，沛公應該早做打算。
沛公問：以先生之見如何？
諫者說：現在如果章邯來了，沛公您恐怕就不能擁有這個地方了，以我之見您應該派軍隊守住函穀關，不讓諸侯軍進來，再逐步從關中征集兵丁，加強自己的實力，以便抵抗他們。
沛公也是見利忘害，認為他說的話有道理，就采納了他的計策。派將士守衛在函穀關。
這年十一月，項羽結束了救趙的使命，秦將章邯，王離投降了項羽，對秦作戰結束了。項羽率領諸侯軍西進，想通過函穀關，西入鹹陽，先頭部隊發現函穀關關門緊閉。
項羽聽說沛公已經平定關中，非常惱火，就派黥布率領將士攻打函穀關，函穀關在強大的攻勢下，很快關破，守關將士四處逃竄。項羽也不追趕，急行軍要找沛公算總賬。
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