公元前207年八月，劉邦兵臨武關，派寧昌入關，去咸陽與趙高談判。
此時子嬰殺趙高，即秦王位。隨後秦王子嬰下令將趙高屍首車裂示眾，並夷三族，秦人無不稱快。子嬰本打算只殺趙高等少數人，團結秦國所有力量抵抗劉邦軍團，可是趙高曾大肆招攬人馬，安插親信，已經形成了一股強大的勢力。在滅除趙高親信的過程中，很難控制力度，因此牽連甚廣，殺了幾萬人才逐漸平息下來。
武關守將本是一地痞朱蒯，作為趙高親信鎮守武關，得趙高軍令等待談判結果。現在趙高死了，連坐者甚眾，哪還敢留在武關，帶著親信和財物抄小路跑了，劉邦則輕取武關。
公元前207年九月，劉邦兵臨嶢關城下，繞關守將也是趙高心腹，屠狗商販之徒。聞趙高已死，株連甚廣，因此惶恐不已。
子嬰在宮內還能有所布局，但出了咸陽城，也束手無策。嶢關守軍是屠狗出身，也是趙高安排的，此時換人容易引發內戰，只好派宦官帶著詔書前去嚴令守嶢關以拒之。
劉邦方面，在張良的建議下，同樣派人說降。
嶢關秦將聞得楚軍兵到，登城一望，但見漫山遍野布滿旌旗，也不知楚軍來了多少，惶恐不安，便想閉關固守。忽報劉邦遣使到來，正是酈食其、陸賈攜金銀寶物前來和談。
談判很順利，嶢關守將與南陽太守一樣，封侯，並保存秦軍建置。不過守將須和劉邦軍團一道，西襲咸陽。
劉邦入嶢關，登上城頭，在太陽的餘暉下，可見關中礪山帶河，金城湯池，內心慷慨激昂。
張良再獻策道：「嶢關守將統兵數千，萬一秦兵有變，其勢甚危。不如在前面設伏，前後夾擊，可獲全勝。」
劉邦深以為然，連連稱「善」，太尉盧綰心領神會，立即去安排周勃、樊噲、靳歙引兵從北邊翻越蕢山，在嶢關之西藍田以南埋伏。
大軍繼續西進，秦軍在前引路，此時秦人提防後方楚軍，對前方毫無戒備。進入關中平原，秦軍頓感輕鬆，他們可以配合關中的秦軍反噬楚軍，也可以在不利的情況下逃跑，關中是他們的家園，不怕沒地方去。
誰料劉邦的己軍主力在藍田以南埋伏，正張開血盆大口等著秦軍自投羅網。只見幾叢黑煙沖天而起，遮天蔽日，周勃發出開戰的信號。楚軍前後夾擊秦軍，數千秦兵大敗，四散而走，秦將也逃了。
此戰樊噲用烏金斧斬一名都尉，斬首10人，俘虜146人，迫降2900人。算上在南陽的戰功，卿樊噲賜爵關內侯（第19級/20級），封賢成君。
靳歙斬車司馬二人，騎長一人，斬首28級，捕虜57人，臨平君靳歙封建武侯，遷騎都尉。
與此同時，劉邦的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。酈商四千多虎狼之師，西進連破勛關、旬關，攻下南鄭也指日可待。
而秦朝在漢中的布局，是一名謁者趙衍主持軍政要務。趙衍是趙高的族人，身份是秦二世身邊的謁者（官職八品），是郎中令（九卿之一，官職二品）帳下謁者僕射（官職六品）的屬官。
圖-漢中
謁者的官職雖不高，但奉詔出使，為天子傳達詔令，是個欽差大臣。趙衍在漢中官職不是最大的，卻依仗趙高的權勢，成了漢中話事人。
酈商的軍隊殺到南鄭時，關中傳來消息，秦王子嬰殺了趙高。趙衍成了無根之木，便順勢投降酈商。趙衍還算有點能力，後來一直在劉邦軍中供職，劉邦稱帝後擔任河間郡太守，陳豨叛亂時殺了對方一個都尉，封為須昌侯，食邑1400戶。
十月，劉邦軍團至咸陽東側的灞上，派人招降秦王子嬰。
子嬰當然知道大勢已去，為了避免關中生靈塗炭，他決定出降，犧牲自己，保全秦人百姓，便派心腹太監韓談前往楚營和談。
雙方的談判相當順利，秦王子嬰去王號，將咸陽城獻給劉邦，其他城邑仍由秦軍掌控。而劉邦軍團不不得騷擾百姓，秦政權平穩過渡給劉邦。
劉邦兵不血刃就能取得秦帝都咸陽，完成滅秦大業，當然是喜開顏笑同意。秦王子嬰也有自己的小算盤，按他的設想，劉邦進入咸陽後稱秦王，一頓搶掠，引發秦人不滿。隨後項羽如關中，劉邦項羽火併，這時候自己再出來號召秦人奮力反擊，將楚人趕出關中。這是秦人唯一也是最後的機會，子嬰決定犧牲眼前利益，即使自己不幸遇難，只要秦人團結一致，還是有可能在函谷關以西重建秦國。
關中灞上，楚軍層層甲士，燦燦金戈，萬縷征塵，漫天殺氣。
秦王子嬰乘坐白馬素車，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，在軹道之旁投降。
太僕夏侯嬰為劉邦駕車，越眾而出。秦王子嬰屈膝就跪，俯首請降，先獻和氏璧，再上降書。
總結劉邦滅秦過程：公元前209年九月從沛縣起兵，公元前207年十月進入咸陽，約兩年多時間，人不卸甲，馬不卸鞍，不是在戰鬥，就是在去戰鬥的路上，完成滅秦的壯舉。