，攻破赵都邯郸，迁徙民众到河内，摧毁邯郸的城墙。赵王赵歇、赵相张耳都逃入了巨鹿城，章邯令王离、涉间包围巨鹿城，章邯驻军在他们南面，修筑甬道而输送粟米粮食，赵将陈余统率几万士卒驻扎在巨鹿城北面观望。章邯驻军巨鹿南面的棘原，修筑甬道通往黄河，输送粮饷给王离，王离的军粮充实，加紧攻打巨鹿城。巨鹿城中粮食消耗殆尽兵力也减少，张耳多次派人召集陈余前来，数月后，陈余拨发五千士兵给张黡、陈泽攻秦，被秦军打得全军覆没。
这时燕、齐、楚等国听说赵国陷入危急，都发兵来救，张耳儿子张敖也前来救援，所有援军都在巨鹿城旁边筑起营地壁垒，却不敢进攻秦军。
项羽杀死宋义后，掌握楚军前线兵权，派遣英布、蒲将军率领二万人先行渡过漳水援救巨鹿，英布几度进取，战斗获得小范围胜利，楚军士卒几次切断章邯运粮的甬道，王离军缺乏粮饷。陈余又来请求增援，项羽于是率领全部军队渡过漳水，破釜沉舟，只带三天的干粮。楚军一抵达前线就包围了王离，与秦军遭遇，交战九次，断绝了秦军所筑甬道。
当时，楚军战力之强位列诸侯之首，前来援救巨鹿的诸侯各军筑有十几座营垒，没有一个敢发兵出战。到楚军攻击秦军时，诸侯们只是在壁垒之上观望，楚军将士无不一以当十，士兵们杀声震天，诸侯军人人心惊胆战。项羽击破了章邯，章邯引兵撤退，诸侯军这才敢出兵攻打围困巨鹿的秦军，大败秦军，杀了苏角，俘虏了王离，涉间拒不降楚，自焚而死，项羽凭此军威一跃成为诸侯上将军。
在项羽的进攻下，章邯等人的军队几次败退，上书朝廷请求增援。当时，丞相赵高正忙于指鹿为马，在朝堂内清除异己。章邯驻军棘原，项羽等诸侯军驻扎在漳水南面，相互对峙没有开战，秦军几次败阵后，秦二世派人谴责章邯。章邯害怕，让长史司马欣回朝请示，司马欣到了咸阳，停留在司马门前三天，赵高不接见他，有不信任之意。司马欣惊恐，返回部队，不敢从原路走，赵高果然派人追杀他，没有追上。
司马欣到了军中，向章邯报告说：“赵高在朝中专权，下面的人没有能有所作为的。如今仗能打赢，赵高必定嫉妒我们的功劳；仗打不赢，免不了被处死。希望将军深思熟虑。”司马欣谋划背叛秦