陈胜、吴广起义失败后，在许多起义军中，以项羽和刘邦领导的两支起义军，成就最大。
刘邦，沛（今江苏沛县）地人，农民家庭出身。他的哥哥是种地的能手，他的妻子也曾参加田间劳作。他在秦朝当过亭长（秦于郊野设亭，十里一亭，亭有亭长）。有一次，他负责押解一批人到骊山去服徭役（古时统治者强制人民给他服的劳役），半路上跑掉了很多，他知道自己反正交不了差，便索性把其余的人都放掉。其中有十几个壮士愿意跟随他，和他一起逃。他们怕人追赶，不敢走大路，打算趁天黑抄小道逃走。不料走到一处水边，忽然遇到一条大蛇拦在路上，走在前面的人都吓得退了回来，不敢过去。这时刘邦正喝了酒，醉沉沉的，一点也不害怕。他拔出剑说：“大丈夫，怕什么！”说时挥剑将蛇斩成两段。众人都佩服他勇敢，他自己也为此感到骄傲。
陈胜、吴广起义的消息传到沛县，刘邦认为时机已到，立即聚众响应。他在萧何、曹参、樊哙等人的支持下，占领了沛县，被推立为沛公，手下很快就有了三千人。项羽的叔叔项梁起兵后，刘邦率众投奔项梁，势力逐渐强大。陈胜死后，项梁接受谋士范增的建议，拥立旧楚怀王名叫心的孙子做楚王（仍称楚怀王）。不久，项梁和秦军作战，战败牺牲。
公元前207年，秦将章邯围攻在反秦斗争中建立起来的赵国，赵国危在旦夕。楚怀王派宋义、项羽等领兵救赵，派刘邦西向攻秦，并且和诸将相约：谁先灭秦，谁就做关中王。关中系指函谷关（在今河南省西部）以西，散关（在今陕西省西部）以东，二关之中一带地区。
当项羽军在今河北平乡一带牵制住秦军主力并和秦军主力展开决战时，刘邦却趁此机会，在几乎没有遇到多大抵抗的情况下，很快地便打到了咸阳附近的霸上。
而这时，秦政府内部已经极度混乱。权臣赵高逼死秦二世，另立子婴为秦王，子婴又把赵高杀死。刘邦的军队打来，秦王子婴无力抗拒，只好捧着秦始皇传下的玉玺、兵符到刘邦军前投降。到此为止，秦朝的统治便正式被推翻了。
刘邦进入咸阳，接受了张良等人的劝告，将秦宫中的财物珍宝封存不动，然后还军霸上，向关中人民约法三章：犯杀人罪处死刑，伤人及盗贼按轻重治罪。并且宣布废除秦朝的苛法，安定社会秩序，受到了关中人民的热烈欢迎。“约法三章”的成语，就是这样来的。
项羽在消灭秦军主力后，这才引军西进，他在途中听说刘邦已经先破咸阳，心中不禁大怒。他带领四十万大军攻破函谷关，打进关中，把军队驻扎在鸿门，离刘邦军队的驻地霸上有四十里。刘邦的军队只有十万人，和项羽相比，两军势力相差悬殊。范增劝项羽不要错过机会，加紧进攻刘邦。项羽的叔父项伯，因和刘邦的部下张良相好，怕战争发生后，张良遭到危险，连夜把这机密透露给张良，建议他赶快离开那里。张良又把这个消息告诉刘邦。刘邦惊恐，求项伯在项羽面前替自己疏解，说明自己先入关中毫无野心，请项羽千万不要多心。
第二天，刘邦亲自带着一百余骑人马到鸿门来拜谒项羽，向项羽解释。项羽在鸿门军帐中设宴招待刘邦。酒席间，范增屡次给项羽暗示，要他将刘邦杀掉，项羽只装没有看见。范增着急，借故退席出外，把项羽的叔伯弟弟项庄找来，要他进去舞剑，顺手将刘邦杀死。项庄答应，进帐敬酒，敬完酒，说：“军中酒宴没有音乐，让我来舞剑助兴。”项羽点头同意，说道：“可以。”于是项庄拔剑起舞。项伯看出项庄不怀好意，也拔出剑来和项庄对舞，常用自己的身子遮护刘邦，使项庄不能下手。张良眼见事情危急，忙出帐来找樊哙。樊哙满脸怒气，手执宝剑盾牌，冲进帐中。项羽大吃一惊，问是什么人，张良回答说：“这是沛公带的人，名叫樊哙。”项羽赐樊哙喝酒吃肉。樊哙把盾牌覆在地上，一面喝酒一面用剑在盾上切肉大嚼，意气豪壮，旁若无人。
刘邦见势不妙，借口小便，招樊哙出帐，然后和樊哙等数人，偷偷从小路逃回霸上。临走时，让张良献给项羽白璧一双，送给范增玉斗一双，作为谢礼。范增见刘邦逃走，十分气恼，他把玉斗放在地上，拔出剑来狠狠砍成碎片，然后愤愤地对项羽说：“你真成不了大事！将来和你争夺天下的，不是别人，就是沛公。从此以后我们都要做他的俘虏了。”这就是“鸿门宴”的来历。
鸿门宴后，项羽引兵入咸阳，杀秦降王子婴，放火烧毁秦宫室，大火三月不熄。关中人大为失望。
这期间，项羽的势力最为强大。在他的强力支配下，他分封了十八个王，自立为西楚霸王。刘邦没有做成关中王，被封为汉王，都城在南郑（今陕西南郑县），虽然心中很不满意，但由于力量敌不过项羽，也只好忍气吞声，暂时屈服。
