又向南攻打穎陽，屠戮了穎陽。透過張良的關係，佔領了韓國的轘（ｈｕáｎ，環）轅險道。
這時候，趙國的別將司馬卬正想渡過黃河，進入函谷關。沛公就向北進攻平陰，截斷黃河渡口。又向南進軍，與秦軍在洛陽東面交戰，戰事不利，退回到陽城，聚集軍中的騎兵，在南陽縣東面和南陽太守呂齮（ｙǐ，倚）交戰，打敗了秦軍，攻取了南陽郡，南陽郡守呂齮逃跑了，退守宛城。沛公率兵繞過宛城西進，張良進諫說：“您雖然想趕快入關，但目前秦兵數量仍舊很多，又憑藉險要地勢進行抵抗。如果現在不攻下宛城，那麼宛城的敵人從背後攻擊，前面又有強大的秦軍，這是一條危險的道啊。”於是沛公連夜率兵從另一條道返回，更換旗幟，黎明時分，把宛城緊緊圍住，圍了好幾圈。南陽郡守想要自刎。他的門客陳恢說：“現在自刎還太早。”於是越過城牆去見沛公，說：“我聽說您和諸侯約定，先攻入咸陽的就讓他在那裡做王。現在您停下來攻打宛城。宛城是個大郡的都城，相連的城池有幾十座，人民眾多，積蓄充足，官民都認為投降肯定要被殺死，所以都決心據城堅守。現在您整天停在這裡攻城，士兵傷亡必定很多；如果率軍離去，宛城軍隊一定在後面追出；這樣，您向西前進就會錯過先進咸陽在那裡稱王的約定，後面又有宛城強大軍隊襲擊的後患。替您著想，倒不如約定條件投降，封賞南陽太守，讓他留下來守住南陽，您率領宛城計程車兵一起西進。那些還沒有降服的城邑，聽到了這個訊息，一定會爭著開啟城門等候您。您就可以通行無阻地西進，不必擔心什麼了。”沛公說：“好！”於是封宛城郡守為殷侯，封給陳恢一千戶。於是沛公率兵繼續西進，所經過的城邑沒有不降服的。到了丹水，高武侯戚鰓、襄陽侯王陵也在西陵歸降了。沛公又迴轉來攻打胡陽，遇到了鄱（ｐó，婆）君的別將梅鋗（ｘｕāｎ，宣），就跟他一起，降服了析縣和酈縣。沛公派遣魏國人寧昌出使秦地，寧昌還沒有回來。這時，秦將章邯已經在趙地率軍投降項羽了。
當初，項羽和宋義向北去救趙，等到項羽殺了宋義，代替他做了上將軍，各路將領如黥布等都歸屬了項羽；打敗了秦將王離的軍隊，降服了章邯，諸侯都歸附了項羽。趙高殺了秦二世之後，派人來求見，想和沛公定約在關中分地稱王，沛公以為其中有詐，就用了張良的計策，派酈生，陸賈去遊說秦將，並用財利進行引誘，乘此機會前去偷襲武關，攻了下來。又在藍田南面與秦軍交戰。增設疑兵旗幟，命令全軍，所過之處，不得擄掠，秦地的人都很高興，秦軍瓦解，因此大敗秦軍。接著在藍田的北面與秦軍交戰，又大敗秦軍。於是乘勝勇戰，終於徹底打敗了秦軍。
漢元年（前206）十月，沛公的軍隊在各路諸侯中最先到達霸上。秦王子嬰駕著白車白馬，用絲繩繫著脖子，封好皇帝的御璽和符節，在枳（ｚｈǐ，紙）道旁投降。將領們有的說應該殺掉秦王。沛公說：“當初懷王派我攻關中，就是認為我能寬厚容人；再說人家已經投降了，又殺掉人家，這麼做不吉利。”於是把秦王交給主管官吏，就向西進入城陽。沛公想留在秦宮中休息，樊噲、張良勸阻，這才下令把秦宮中的貴重寶器財物和庫府都封好，然後退回來駐紮在霸上。沛公召來各縣的父老和有才德有名望的人，對他們說：“父老們苦於秦朝的苛虐法令已經很久了，批評朝政得失的要滅族 ，相聚談話的要處以死刑，我和諸侯們約定，誰首先進入關中就在這裡做王，所以我應當當關中王。現在我和父老們約定，法律只有三條：殺人者處死刑，傷人者和搶劫者依法治罪。其餘凡是秦朝的法律全部廢除。所有官吏和百姓都象往常一樣，安居樂業。總之，我到這裡來，就是要為父老們除害，不會對你們有任何侵害，請不要害怕！再說，我所以把軍隊撤回霸上，是想等著各路諸侯到來，共同制