背景
秦軍
公元前208年9月，秦將張寒在定陶之戰中消滅了楚軍主力項梁後，率渡河北上，與前來增援的王立軍聯合攻趙，打敗了趙。然後他命令王立軍和他的手下包圍趙的巨鹿，親自在南方駐軍，建立壹條通道，向被圍困的秦軍運送糧草
為此，的心營兵分兩路，壹路大軍前往巨鹿解趙之圍，以為主帥，項羽為副帥；另壹支軍隊進攻關中，以劉邦為統帥。懷王新許諾，誰先攻打關中，誰就封誰為關中王。
儲君
宋軼率領楚軍來到安陽(古地名，今山東曹縣東南)，在那裏呆了46天。項羽急於進攻秦軍，為他叔叔項梁報仇。他敦促宋軼派兵，但宋軼不聽。他反駁說項羽有勇無謀，發號施令。凡是兇神惡煞、不聽話、貪圖工作、不聽命令的人都會被槍斃。
派兒子到齊國當宰相，又派他到(舊縣名，在山東東平縣東)喝酒作樂。當時雨下得很大，天氣寒冷，士卒饑寒交迫。項羽利用這壹點來激起士兵們對宋軼的不滿。
在第四十七天的早晨，項羽闖入宋軼的帳篷，用劍將他刺死，並將其斬首。後來，項羽向士卒宣布和齊勾結有謀反之意，他用王者之心刺殺了。他派桓楚和宋軼父子去王懷報到。王懷不得不任命項羽為統帥，帶領他的軍隊去救趙。
過程
切斷所有退路
楚軍遠不如秦軍，項羽先派英布、普將軍帶著兩萬楚軍渡江，攻打地道，打了幾個勝仗。12月，項羽率全軍渡江，下令斷炊，擊沈船只，每人只帶三天幹糧，其余全部燒掉，以示誓死奮戰的決心(這就是成語“破釜沈舟”的由來)。
以壹敵十
在項羽的激勵下，楚軍士氣高漲，奮勇作戰。擊破了蘇交帥秦軍勇的軍隊，逼得軍潰退，撤回了對王立軍的後援。此時項羽翻身與王力、長城兵團作戰，九戰九勝。當時壹支楚軍可以殺十個秦軍(《史記·項羽本紀》記載:“凡楚兵等於十。”這就是成語“以壹當十”)的由來，項羽親自上陣奮勇鼓勵將士(據前漢記載“壹羽之聲動天下”)，最終導致秦軍大敗。秦將蘇嬌被殺，王力被俘，他不肯自焚而死。
在壁壘上觀看戰鬥——坐在壹旁觀看
在項羽攻打之前，雖然燕、齊、魏、戴、遼等十幾支諸侯大軍已到巨鹿前來救援，但他們都懼怕秦軍的力量，只是在外圍屯兵，不敢出戰。楚軍攻打秦軍時，各路諸侯軍仍待在家中，只是在營中觀望(《史記·項羽本紀》記載:“諸侯軍救巨鹿於十余壁，故不敢行軍。楚攻秦時，諸將皆從墻頭望之。”這就是“袖手旁觀”這個成語的由來)。當楚軍打敗秦軍時，所有的諸侯都非常害怕，崇拜項羽。
然而，在《史記》、《張耳列傳》、《陳郁列傳》中，關於諸侯的軍隊卻有另壹種說法:“項羽的士兵在絕對是出了地道，而王則是因缺糧而離開軍隊。項羽學會了領兵渡河，於是破了張寒。張寒領兵去解決問題，但是諸侯軍竟敢攻打巨鹿秦軍，然後把國王抓走了。涉及自殺。”據《張耳陳郁傳》記載，項羽攻打張寒地道護兵時，諸侯軍只是站在壹邊旁觀。項羽攻打王力的時候，諸侯軍參與圍攻，俘虜王力，逼其自殺，是楚軍和諸侯軍同歸於盡。
北宋司馬光在《資同治鑒》中，綜合了《史記》、《項羽本紀》、《張耳陳郁列傳》中的說法，認為:“項羽獲報，率兵渡江，皆沈之，破其釜，焚其屋，舉三飲食，以示其兵必死，無壹歸心。於是以圍王從之，與秦軍九戰，大破，張寒引兵。莊客敢攻秦軍，殺了蘇焦，離了王。不掉下去會燙著自己的。”
張寒投降了。
207年6月，項羽的楚軍在死水和三湖津打敗了秦軍。張寒派司馬欣去鹹陽增援，但趙高拒絕了，並派人去殺了司馬欣。司馬欣回到軍營，告訴張寒朝廷已經被趙高控制，無論勝敗都要殺他。張寒也擔心趙高的迫害，於是他和司馬欣、董昆率領秦軍約20萬人向項羽投降，巨鹿之戰結束。
新安殺人投降
十壹月，項羽領兵到了新安，害怕秦朝帶來變故，在新安(今河南義馬)以南殺了二十多萬士兵。(異化:項羽怕缺糧，羞於要糧，殺之。但是，這種說法很可疑。)但是項羽沒有處死張寒、司馬欣和董昆。(《史記·項羽本紀》記載:“項羽召、普將軍計議:‘秦官猶多，心不滿足。如果他們不聽管仲的話，事情就危險了。不如殺了他們，與、常士信、三人壹起，獨自留在秦國。”於是楚軍在新安城南夜襲殺了二十多萬秦兵。)1912修建隴海鐵路時在當地挖掘出大量人骨，現遺址名為“楚坑”。“新安坑墜”事件疑點重重，史學界爭論很大。不排除劉漢政權建立後，為了政權的穩定，故意詆毀項羽。
影響
因為秦軍主力在河北與項羽作戰，劉邦趁關中空虛，八月攻破武關，十月進鹹陽，秦王子嬰投降，秦朝滅亡。
阿明朝人毛坤評價巨鹿之戰:“項羽最得意之戰，太史公最得意之文。”阿清詩人鄭板橋在《巨鹿之戰》中寫道:“千夫所指，曹操、朱溫皆稱帝。什麽叫英姿颯爽的馬和美女？過烏江的都是哭。”