項羽忍無可忍，衝進宋義的大帳，一劍殺了他，然後向全軍宣佈：“宋義畏敵不前，按軍法當斬！從現在起，由我率領大家救趙！” 將士們本來就服項羽，紛紛表示願意跟隨他。楚懷王沒辦法，只能封項羽為上將軍，讓他率領楚軍救趙。
西元前 207 年十二月，項羽率領五萬楚軍抵達鉅鹿城外。他知道，面對章邯和王離的四十萬秦軍，硬拼肯定不行，必須用奇招。於是，項羽做出了一個震驚所有人的決定 —— 破釜沉舟。
他下令讓士兵們把做飯的鍋（釜）砸了，把渡河的船（舟）沉了，只帶三天的乾糧，對將士們說：“兄弟們，我們這次打仗，沒有退路！要麼打贏秦軍，活著回去；要麼戰死沙場，為國捐軀！三天之內，我們必須攻破秦軍的包圍，解救趙王！”
楚軍將士們被項羽的決心感染了，一個個士氣高漲，抱著必死的信念，跟著項羽向秦軍發起進攻。
項羽首先率領楚軍進攻章邯修築的甬道。章邯沒想到項羽這麼勇猛，更沒想到他會先打甬道。甬道的秦軍沒防備，被楚軍打得大敗。甬道被攻破後，王離的十萬秦軍失去了糧草供應，軍心大亂。
接著，項羽率領楚軍直接衝向王離的軍營。楚軍將士一個個以一當十，奮勇殺敵，喊殺聲震耳欲聾。城外的燕、齊、魏等國的援軍都看傻了 —— 他們從沒見過這麼勇猛的軍隊，也從沒見過這麼慘烈的戰鬥。
章邯在棘原看到楚軍猛攻王離的軍營，趕緊率領大軍前來增援。可項羽早有準備，分兵攔住章邯的援軍。章邯的秦軍雖然人多，但面對士氣如虹的楚軍，竟然節節敗退。
鉅鹿之戰打得天昏地暗，持續了整整九天。最終，楚軍大獲全勝，王離被項羽活捉，他率領的十萬秦軍全軍覆沒。章邯率領殘兵敗將退回棘原，不敢再輕易出戰。
城外的燕、齊、魏等國的援軍，見項羽打贏了，才敢出兵追擊秦軍，撿了點便宜。他們去拜見項羽的時候，一個個都嚇得跪著往前走，不敢抬頭看項羽 —— 這就是 “霸王” 的威懾力。
鉅鹿之戰，是章邯一生的轉折點。在此之前，他橫掃天下，未嘗一敗；在此之後，他接連受挫，士氣低落。他第一次意識到，自己遇到了一個比自己更勇猛、更會打仗的對手。而更讓他頭疼的是，後方的朝廷開始猜忌他了。
鉅鹿之戰後，章邯率領秦軍駐紮在棘原，項羽率領楚軍駐紮在漳水南岸，兩軍對峙，互不相攻。章邯知道，現在秦軍士氣低落，糧草也越來越少，硬拼肯定打不過項羽，於是他派人向咸陽送信，請求朝廷派兵增援，再運送一些糧草。
可章邯沒想到，他的求救信送出去後，石沉大海，一點回音都沒有。這是怎麼回事？
原來，此時的咸陽城裡，趙高已經獨攬大權。趙高是個陰險狡詐的小人，他靠著討好胡亥，當上了丞相，排除異己，濫殺無辜，把朝廷搞得烏煙瘴氣。他早就看章邯不順眼了 —— 章邯手握重兵，戰功赫赫，威望越來越高，萬一哪天班師回朝，肯定會威脅到他的地位。
趙高把章邯的求救信扣了下來，還在胡亥面前說章邯的壞話：“陛下，章邯率領幾十萬大軍，打了這麼久，不僅沒平定叛亂，還損失了這麼多兵力。依臣看，他根本就不想打仗，說不定還想和叛軍勾結，謀反篡位呢！”
胡亥本來就是個昏君，被趙高這麼一忽悠，立刻就信了。他下令派人去責備章邯，說他作戰不力，還懷疑他有謀反之心。
使者來到棘原，把胡亥的責備告訴了章邯。章邯心裡涼透了 —— 自己在前線浴血奮戰，為大秦賣命，沒想到換來的卻是皇帝的猜忌和責備。他趕緊派部下司馬欣回咸陽，向皇帝解釋清楚，順便請求增援。
可司馬欣到了咸陽後，根本見不到胡亥。趙高故意刁難他，讓他在宮門外等了三天三夜，還派人監視他。司馬欣知道情況不妙，趕緊偷偷離開咸陽，返回棘原。路上，他還發現有人在追殺他，幸好他換了一條路，才僥倖逃脫。
司馬欣回到棘原，把咸陽的情況告訴了章邯：“將軍，趙高在朝廷裡一手遮天，陛下被他矇在鼓裡。我們現在打勝仗了，趙高會嫉妒我們的功勞，想辦法除掉我們；我們打敗仗了，他更會藉此機會治我們的罪。不管怎麼樣，我們都沒有好下場啊！”
章邯聽了，心裡非常矛盾。他是大秦的將軍，忠誠是刻在骨子裡的，可現在朝廷被趙高把持，皇帝昏庸無能，自己就算打贏了項羽，回到咸陽也難逃一死。
就在章邯猶豫不決的時候，項羽派使者來勸降了。使者對章邯說：“將軍，大秦已經氣數已盡，趙高當道，皇帝昏庸，你再為這樣的朝廷賣命，不值得！不如歸順楚王，我們一起滅秦，到時候你功勞最大，楚王肯定會封你為王，享受榮華富貴！”
章邯心裡動搖了，但他還是有點不甘心 —— 自己好歹是大秦的戰神，就這樣投降叛軍，實在太沒面子了。可他又想，自己手下還有二十萬秦軍將士，不能因為自己的忠誠，讓他們白白送命。
正在這時，項羽率領楚軍發起了進攻，秦軍再次戰敗。章邯知道，自己已經沒有退路了。西元前 207 年七月，章邯在洹水南岸的殷墟（今河南安陽），正式向項羽投降。
投降那天，章邯見到項羽，忍不住哭了起來，把趙高的所作所為一五一十地告訴了項羽。項羽很同情章邯，也很欣賞他的軍事才能，當即封章邯為雍王，還讓他繼續率領秦軍，跟著自己西進滅秦。
章邯以為，自己投降項羽後，就能保住性命，還能繼續建功立業。可他沒想到，一場更大的災難正在等著他和他的二十萬秦軍將士。
章邯投降後，項羽率領大軍西進，準備攻打咸陽。
章邯的二十萬秦軍被編在楚軍的隊伍裡，跟著一起前進。可楚軍將士和秦軍將士之間，早就結下了血海深仇 —— 秦軍當年攻打楚國，殺了很多楚國人，項羽的叔父項梁也死在章邯手裡，現在秦軍成了俘虜，楚軍將士經常欺負他們，打罵、剋扣糧草是常有的事。
秦軍將士心裡很不滿，私下裡議論紛紛：“我們投降了項羽，可楚軍這麼欺負我們，要是到了咸陽，滅了秦朝，項羽會不會把我們都殺了？不如我們現在反叛，說不定還有一條活路！”
這些議論傳到了項羽的耳朵裡。項羽本來就對秦軍心存猜忌，怕他們到時候反叛，現在聽到這些議論，更是下定決心要除掉他們。他和英布、蒲將軍商量：“秦軍將士人數太多，而且心裡不服氣，要是到了關中，他們反叛起來，我們就麻煩了。不如現在就把他們都殺了，只留下章邯、司馬欣、董翳三個人，這樣就安全了。”
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