这时候，赵国的别将司马卬正想渡过黄河，进入函谷关。刘邦就向北进攻平阴，截断黄河渡口。又向南进军，与秦军在洛阳东面交战，战事不利，退回到阳城，聚集军中的骑兵，在南阳县东面和南阳太守吕齮交战，打败了秦军，攻取了南阳郡，南阳郡守吕齮逃跑了，退守宛城。

刘邦率兵绕过宛城西进，张良进谏道：“您虽然想尽快入关，以目前的秦兵数量来看，依旧很多，虽然秦军四十万主力都被章邯、王离率领着跟项羽在巨鹿决战，但剩下的秦军会凭借各地关隘进行抵抗。如目下不攻下宛城，那么宛城的敌人从背后攻击，前面又有强大的秦军，只会腹背受敌。”

于是刘邦连夜率兵从另一条道返回，更换旗帜，于黎明时分，把宛城紧紧围住。南阳郡守想要自刎，他的门客陈恢献计，跟刘邦议和。

之后，越过城墙去见刘邦，陈恢道：“我听说您和诸侯约定，先入咸阳者为王。如今，您停下来攻打宛城。宛城是个大郡的都城，相连的城池有几十座，百姓众多，积蓄充足，官民都认为投降肯定要被杀死，所以都决心据城坚守。而您停在这里攻城多日，士兵伤亡必定很多；如率军离去，宛城军队一定在后面追出；这样，您向西前进就会错过先入咸阳为王的约定，身后又面临宛城强大的军队袭击的后患。替您着想，倒不如约定条件接受投降，封赏南阳太守，让他留下来守住南阳，您率领宛城的士兵一起西进。那些还没有降服的城邑，听到了这个消息，一定会争着打开城门等候您。您就可以通行无阻地西进，不必担心什么了。

刘邦觉得，此计甚妙。于是封宛城郡守为殷侯，封千户。

于是，刘邦率兵继续西进，所经过的城邑没有不降服的。到了丹水，高武侯戚鳃、襄阳侯王陵也在西陵归降了。沛公又回转来攻打胡阳，遇到了鄱君的别将梅鋗，就跟他一起，降服了析县和郦县。沛公派遣魏国人宁昌出使秦地，宁昌还没有回来。

这时，秦将章邯已经在赵地率军投降项羽了。

刘邦攻秦：秦二世三年（前208年）十月，刘邦军于城阳附近击败秦东郡尉和王离军一部。（此时宋义、项羽所率楚军在安阳）。

秦二世三年（前208年）十二月，刘邦军至栗，收编了两支义军并于秦军交战获胜。（此时项羽军在巨鹿大破王离军）。

秦二世三年（前207年）二月，刘邦与彭越会合攻击昌邑，屡攻不克；又用郦食其之计，克陈留，得大量粮食并扩军。（此时项羽在漳水南岸击退章邯军）。

秦二世三年（前207年）三月，刘邦攻开封，亦未攻克，又与秦将杨熊先后战于白马、曲遇东，大破之，杨熊逃至秦荥阳，被二世使者斩杀。

秦二世三年（前207年）四月，刘邦屠戮了颍阳；并与张良再次相遇，用张良计略攻韩地；为争夺入关中的首功，北上攻平阴，绝黄河渡口，阻止诸侯盟军赵将司马卬渡河。

秦二世三年（前207年）七月，刘邦用张良计，降秦南阳郡，封南阳郡守吕齮为殷侯。

秦二世三年（前207年）八月，赵高杀秦二世，刘邦攻破入秦要道武关。

秦二世三年（前207年）九月，赵高立子婴为秦王，子婴杀赵高；刘邦攻破峣关和蓝田。

汉元年（前207年）十月，秦王子婴向刘邦投降，刘邦入咸阳。