公元前207年7月，項羽、章邯設盟於洹水之南、殷商故墟之上，章邯投降項羽。
此時劉邦率軍進入南陽郡，攻城陽，不克。西進來到南陽首府宛城之下，城高池闊，一籌莫展。按照這個節奏，劉邦將困在南陽郡，項羽則不緊不慢入關中，留給劉邦的時間不多了。
借著項羽招降章邯的東風，劉邦轉而與南陽太守談判。雙方都有和談意願，談判很順利。劉邦封南陽太守齮殷侯，其門客陳恢為千戶，二人仍然留守宛城。
宛城本是南陽首府，連城數十，人口眾多，糧食豐足。劉邦取宛城，楚軍所到南陽各處，秋毫不犯，各城邑望風歸降，換面旗幟，秦軍變楚軍。
劉邦下一步是搶在項羽之前進入關中，參考歷史上的秦楚戰爭，戰國時的丹陽之戰，與目前的形勢相似。
公元前312年，丹陽之戰，楚國主動攻擊，北路由上柱國景翠統兵二十餘萬進入韓國，打算攻擊函谷關，秦國公子疾領十五萬大軍趕往韓國；中路由將軍屈丐率軍十五萬攻克武關，進入商於之地，氣勢如虹，秦國將軍魏章率軍八萬迎擊；南路由令尹昭魚率兵十萬攻擊漢中，秦國將軍甘茂率軍兩萬多人迎擊。
兵力方面，楚軍四十五萬，秦軍二十五萬，楚軍優勢明顯。楚國號稱帶甲百萬，果然是名不虛傳。當時秦國大將司馬錯率軍入川平定叛亂，秦國兵力捉襟見肘，這也是楚國選擇這個時間點發動戰爭的原因之一。
此戰楚國中路屈丐軍一開始攻勢迅猛，魏章的八萬秦軍，與屈丐的十五萬楚軍，就在商於之地對峙，雙方各自利用地形修築壁壘。後來魏章用五千奇兵，燒掉楚軍屯糧點。屈丐在撤兵途中，因為地形不熟，有一部三萬多人遭到全殲。楚軍丟盔棄甲，屈丐夾在軍隊當中，一直逃到南陽郡丹陽附近。魏章派出一支秦國騎兵，冒險繞道來到丹陽，伏擊並俘虜屈丐。
楚軍中路潰敗，北路和南路也只好收兵。此戰楚軍十五萬人，陣亡八萬，將軍屈丐、裨將逢侯丑被俘，七十多個中高級將領或戰死或被俘。
丹陽之戰帶給劉邦的啟示很多，算是一場教科書的戰爭，告訴劉邦可分兵三路攻擊秦軍。北路軍留給項羽，既然受降了章邯，兵強馬壯，足可攻擊函谷關。中路是劉邦自己，當年屈丐是迅速攻克了武關的，這令劉邦自信心爆棚。只是攻克武關後，一定不能掉以輕心，後面肯定還有硬仗要打。南路則需要派一支偏師攻擊漢中，給關中形成更大壓力，有效牽制對方兵力。
南路軍由誰去呢？呂澤等友軍是不會去的，他們跟在劉邦後面清掃戰爭可以，正面與秦軍作戰，那肯定不願意。劉邦麾下信成君酈商的兵力初期有四千，在潁川郡和南陽郡擴充後達到六千餘人，是劉邦己軍當中兵力最雄厚的一支。劉邦便令酈商統率本部兵馬，逆漢水而上，攻擊漢中郡。
劉邦大體上複製了丹陽之戰的格局，攻擊函谷關留給項羽；劉邦攻擊武關；酈商攻擊漢中。
劉邦兵臨武關，派寧昌入關，去咸陽與趙高談判。
此時趙高迫死秦二世，取了傳國玉璽和氏璧，佩在身上，派人召集百官上朝，自稱秦王。
趙高殺了秦始皇十八個兒子及後人，秦人恨不能啖其肉，竟無一大臣聽從。趙高見狀大怒，讓寧昌回去告訴劉邦，他趙高打開武關大門，放楚軍入關，條件是平分關中。
為了穩定局勢，趙高暫立太僕子嬰為秦王，假意順群臣之意，待得劉邦同意平分關中，便殺子嬰。誰料子嬰過了五日，便在宗廟中誅殺趙高。下令將趙高屍首車裂示眾，並滅其三族，時人無不稱快。
武關守將本是一地痞朱蒯，作為趙高親信鎮守武關，得趙高軍令開關讓楚軍進來，哪敢質疑。過了幾天聽說趙高死了，立即帶著親信和財物抄小路逃跑。
與此同時，另一路偏師信成君酈商攻克漢中的旬關，正往南鄭進兵。
古時漢中分為東西漢中，西漢中即古褒國，褒姒的故國，就是今天的漢中，東漢中即古雍國，為楚國所滅，大致是今十堰、房陵一帶。當初雍國為了防範楚國，在東部漢水上修了勛關（今湖北十堰勛縣）要塞，這是南陽進入東漢中第一道屏障。
戰國時期，秦國占西漢中，楚國占東漢中。秦國沿漢水東進，可以攻擊楚國的東漢中，反之亦然。秦國就在東西漢中交接處，旬水與漢水匯流地，修築了旬關（今陝西安康旬陽縣）要塞，阻擋楚軍西進南鄭，作用類似武關阻擋楚軍入關中。
秦朝時這些並非邊塞之地的關塞，大多荒廢，駐紮兵力很少。酈商六千多虎狼之師，西進連破勛關、旬關，攻下南鄭也指日可待。
10月，咸陽城外，楚軍層層甲士，燦燦金戈，萬縷征塵，漫天殺氣。
秦王子嬰坐白馬素車，穿寬大白色縞衣，將白色紐帶系在頸上，奉著傳國玉璽和氏璧，在軹道之旁向劉邦投降。
此時項羽仍在河北，忙於處理諸侯軍的矛盾，再加上20萬秦軍降卒拖累，可以說先發後置，落後劉邦入關中，為後續楚漢戰爭埋下伏筆。