话说沛公刘邦率军继续西行，各地没有不降服的。到达丹水县。而高武侯鳃、襄侯王陵这时也加入刘邦所率领的楚军，攻下西陵县、胡阳县（即湖阳县）。并且番君吴芮的部将梅鋗也至此，与刘邦军联合，攻下析县、郦县等地。
八月，沛公刘邦所部楚军进兵至武关东面，于是派魏人甯昌出使秦朝廷，而那个时候，秦将章邯也已经投降了项羽，而秦丞相赵高弑杀了秦二世，令使者回报沛公刘邦，想要和沛公刘邦约定平分关中之地。当时沛公刘邦认为赵高在使诈，想用两万人的兵力攻打秦朝峣关的军队，张良劝告说：“秦军还很强大，不可轻视。我听说峣关的守将是屠户的儿子，市侩是容易被利益说动的。希望您暂且留守军营，派人先去，给五万人预备吃的东西，在各个山头上多增挂旗帜，作为疑兵，叫郦食其带着贵重的宝物利诱秦军的将领。”
郦食其，陈留郡雍丘县高阳乡（今河南省杞县高阳镇）人。
当初陈胜、项梁等人起义反秦的时候，各路将领攻城掠地经过高阳的有数十人，但郦食其听说这些人都是一些斤斤计较、喜欢烦琐的礼节，刚愎自用、不能听大度之言的小人，因此他就深居简出，隐藏起来，不去逢迎这些人。 后来，他听说沛公刘邦带兵攻城掠地来到陈留郊外，沛公刘邦部下的一个骑士恰恰是郦食其邻里故人的儿子，刘邦时常向他打听他家乡的贤士俊杰。 一天，骑士回家，郦食其看到他，对他说道：“我听说沛公傲慢而看不起人，但他有许多远大的谋略，这才是我真正想要追随的人，只是苦于没人替我介绍。你见到沛公，可以这样对他说，“我的家乡有位郦先生，年纪已有六十多岁，身高八尺，人们都称他是狂生，但是他自己说并非狂生。”
骑士回答说：“沛公并不喜欢儒生，许多人头戴儒生的帽子来见他，他就立刻把他们的帽子摘下来，在里边撒尿。在和人谈话的时候，动不动就破口大骂。所以您最好不要以儒生的身份去向他游说。”
郦食其说：“你只管像我教你的这样说。”骑士回去之后，就按郦食其嘱咐的话从容地告诉了刘邦。
后来刘邦来到高阳，在旅舍住下，派人去召郦食其前来拜见。郦食其来到旅舍，先递进自己的名片，刘邦正坐在床边伸着两腿让两个女人洗脚，就叫郦食其来见。郦食其进去，只是作个长揖而没有倾身下拜，并且说：“您是想帮助秦国攻打诸侯呢，还是想率领诸侯灭掉秦国？”
刘邦骂道：“你个狗屁儒生！天下的人同受秦朝的苦已经很久了，所以诸侯们才陆续起兵反抗暴秦，你怎么说帮助秦国攻打诸侯呢？ ”郦食其说：“如果您下决心聚合民众，召集义兵来推翻暴虐无道的秦王朝，那就不应该用这种倨慢不礼的态度来接见长者。 ”于是刘邦立刻停止了洗脚，起身整理穿好衣裳，把郦食其请到了上宾的座位，并且向他道歉。
于是刘邦请他到位子上就坐，问他平定天下的妙计良策。郦食其说：“您若想成就统一天下的大业，不如先占据陈留。陈留这个地方是一个可以据守的四通八达的交通要冲，同时也是兵家必争之地。在城里贮藏着几千万石粮食，城墙守卫工事非常牢固。而我和陈留的县令一向交好，我想为您前去说服他，让他向您投降。若是他不听我的，请允许我替您把他杀掉，然后拿下陈留。您率领陈留的兵将，占据坚固的陈留城，吃陈留的存粮，召集天下各地想投靠您的人马；等到兵力强大以后，您就可以所向无敌，横行天下，那也就没有任何人能对您构成威胁了。”
刘邦说：“我遵从您的指教。”
于是郦食其就在夜里去见陈留县令，向他游说道：“秦朝暴虐无道而天下的人都反对它，现如今您和天下人一起造反就能成大功，而您却独自一人为将要灭亡的秦朝拥城固守，我私下里为您的危险处境深深担忧。”陈留县令说道：“秦朝的法令严酷无刑，不能够随便胡说，倘若这样的话，就要灭族，我不能按照你所说的去做。您老先生指教我的话，并不是我的意图，请您不要再说了。”
这天夜里，郦食其就在城中留下来休息，到了夜半时分，他悄悄斩下陈留县令的首级，越过城墙而下，报与刘邦得知。刘邦带领人马，攻打城池，把县令的头挂在旗竿上给城上的人看说：“赶快投降吧，你们县令的脑袋被我们砍下来了！谁后投降，就一定要先杀他！”这时陈留人见县令已死，便相继投降了刘邦。刘邦进城之后，就住在陈留的南城城门楼上，用的是陈留武库里的兵器，吃的是城里的存粮，在这里进进出出地逗留了三个月，招募的兵员数以万计，然后就进兵破秦。
郦食其又荐举他的弟弟郦商，让他带领几千人跟随沛公刘邦到西南攻城掠地。而郦食其自己常常担任说客，以使臣的身份奔走于诸侯之间。
话回正题，却说刘邦依张良之计划，令郦食其带着财宝之物贿赂秦军的将领 ，秦军的将领果然背叛了秦朝，打算跟沛公刘邦联合一起向西袭击咸阳，沛公刘邦想听从秦将的计划。张良劝说道：“这只是峣关的守将想反叛罢了，恐怕部下的士兵们不听从。士兵不从必定带来危害，不如趁着他们懈怠时攻打他们。”沛公刘邦听了张良的计划，觉得很有道理，于是率兵攻打秦军，大败敌兵。
之后沛公刘邦又听从张良之计，让郦食其、陆贾等人去劝降武关秦将，趁此机会袭取了武关。九月，接着沛公刘邦军队在峣关下击败秦军，进至秦都咸阳附近的蓝田。秦廷组织了最后的力量，与沛公刘邦军大战于蓝田，遭遇大败。
沛公刘邦一面率军向西进取，一面令郦商别将攻取秦国的汉中、巴、蜀等地。
秦王子婴元年（前207年）十月，沛公刘邦率大军攻破武关（今陕西丹凤东南），攻下峣关（今陕西蓝田县东南），兵临咸阳（今陕西咸阳东北），屯兵灞上（今陕西西安市东）时，派人劝秦王子婴投降。此时，群臣百官也都背叛秦朝而投降刘邦。秦王子婴眼看大势已去，便和妻子、儿子们用绳子绑缚自己，坐上由白马拉着的车，身着死者葬礼所穿的白色装束，并携带皇帝御用的玉玺、兵符等物，从轵道亲自到刘邦军前投降，秦朝灭亡。子婴共在位仅四十六天。
这天命是否落在刘邦身上？刘邦自从在沛县起兵到返回砀县，一共是一年零两个月。 楚怀王封沛公刘邦为武安侯，任命他为砀郡长。刘邦拜周勃为虎贲令，周勃以虎贲令的身份跟随刘邦平定魏地。
周勃，沛县人。他的祖先是卷县人，后来迁到的沛县。周勃靠编织养蚕的器具谋生，还常在人家办丧事时吹箫奏挽歌，后来又成为能拉硬弓的预备兵。
周勃为人质朴刚强、老实敦厚，刘邦认为可以委任他大事。
刘邦作为沛公，刚刚起兵的时候，周勃以中涓的身份跟随刘邦攻打胡陵，打下方与县。方与县反叛，刘邦军和他们交战，打退敌军；又进攻雍齿反叛后的丰县；在砀县东边攻打秦军，而后回军到达留县和萧县；再次进攻砀县，攻破敌军。
沛公刘邦的军队在城武攻打东郡尉的军队，打败了敌军； 进击王离军队，打败了他们； 攻打长社县，周勃最先登上城池；攻打颍阳、缑氏，切断黄河渡口； 在尸乡北边进击赵贲军队，往南攻打南阳郡守吕齮，攻破武关、峣关；在蓝田击破秦军，到达咸阳，灭亡了秦王朝。
此时，项羽统领诸侯国部队四十多万人，行军掠地，往西到达河南郡一带。
秦王子婴于是向沛公刘邦投降，献上了玉玺等物。当时，樊哙向刘邦提议杀死子婴，但是被刘邦拒绝了，并且留任子婴为国相。
且说沛公刘邦进入了咸阳之后，看着富丽堂皇的宫殿，与一干人等休息，准备就此住下。 在此期间，将士等人趁空隙时间去宫殿里取其财物，他们各自去打开府库，携出了许多金银宝器之物，大家分用。唯独萧何自往入了丞相府，特地寻觅秦朝图籍一并将其收藏起来，好待日后检查，得知海内情形，凡关塞险要，户口多寡等情况都可以按图书查找，也好一目了然。
这就是萧何为人特别精明、注重细节，与他人不同。不愧为辅佐汉朝的元勋。沛公刘邦也趁着闲暇时间，入咸阳宫探视，但见雕楼画栋，曲榭回廊，一步步的看见的华美引人入胜，一层层的纹形是换样生新，到了内外便殿，端的是规模宏丽，构筑精工，所有花花色色的帷帐，奇奇怪怪的珍玩，罗列在四围，让人目不暇接。宫殿里那些最可怜的是一班美人宫女，一个个娇羞怯怯的前来迎接，有的是蛾眉半蹙，有的梨花带雨，盈盈美目欲泪，有的如迎风摆柳，摇曳生姿。
沛公刘邦左顾右盼，看着眼前一排排的美人宫娥，情不自禁惹动那花花肠子，一面传谕说让她们免礼，一面走进去正殿寝宫，坐在榻上心意满足，好久也不见他出来。
这个时候，突然有一个将士进来，对沛公刘邦说道：“沛公是欲取有天下？还是只是想做个富家公就心满意足了？”
沛公刘邦闻其言声，稍抬头看了看，原来是樊哙，默然没有回答，只是呆呆地坐着，一脸的沉迷的表情。
樊哙又接着说道：“沛公一进来这秦宫，难道就着迷了不成？看着这秦宫如此富丽堂皇，奢华如此，所以秦朝才导致灭亡的呀，沛公何需要留恋此物？还请速速还军霸上，勿要留在宫中！”
沛公刘邦听了樊哙所言，仍然无动于衷地坐在床上，心里回味着刚才看见的那些美女和华丽的宫殿，方才慢悠悠地回答道：“我觉得困倦了，今天晚上就在这过一夜罢了。”说罢，沛公刘邦又看了看宫中一班的美人。
樊哙见状，不由得恼火了，但是又恐自己出言唐突，反而会触怒沛公，于是转身离开宫殿，去寻那堪称为智能之士的张良。
可也是巧，张良刚好也走了进来，既要向沛公刘邦说明情况，樊哙于是让他进谏。
张良向樊哙点了点头，然后径直走入宫殿，与沛公刘邦语重心长地说道：“秦国无道，故沛公得入秦宫，沛公为天下铲除暴秦，宜当反秦之弊端之政治，力图革新。今沛公入秦都，便想居此为乐，不思进取，恐怕昨日秦国之亡，明日则是沛公之亡，何苦为了一时的安逸，而自功败垂成乎？古人有言：良药苦口利于病，忠言逆耳利于行。愿沛公听取樊哙之言，勿要自取祸端。”
沛公刘邦听了张良之言，倒也幡然悔悟，于是起身，言说幸亏有尔。沛公刘邦出来宫殿，下军令，令宫殿的封府库，关闭宫室，竞回霸上。召集了父老豪杰，沛公刘邦慷慨激昂与语道：“众父老苦于秦之苛法，不为不久，诽谤便受其灭族，偶言语便遭杀戮于街市，使得诸位父老痛苦至今，如何得人民？今我奉怀王命令，伐暴秦救百姓，怀王曾有约语，先入秦关便可称王。今我已入关中，当为秦王。从此与诸位父老乡亲们约法三章：杀人者处死，伤人以及偷盗则以财物抵罪。外如亡秦的一切苛政厉法，一律除去，凡是官吏人民，皆可安枕，不必惊惶。我所以还军霸上，不过特别军到来，共同约束，余无他意。”
现场的一干父老豪杰闻沛公刘邦之言，当然心大欢喜，跪拜感谢方然而去。
沛公刘邦即刻传令大小三军，不得骚扰居民百姓，违令者立斩。然后刘邦又让人会同秦国的那些官吏，安抚郡县。秦国的人民欢喜鼓舞，唯恐沛公刘邦不为秦王，沛公刘邦于是在霸上驻扎，听候项羽的消息。