队进入薛县，与秦军大战。泗水郡守壮战败，逃至戚县，刘邦麾下的左司马追斩壮。
刘邦所部再次进攻胡陵县，夏侯婴与萧何前去劝降镇守胡陵城的泗水郡监平，平举城投降。接着刘邦率军返回亢父县、方与县，命曹参镇守方与县城，这时魏相周巿来攻方与，方与城转投魏国，曹参率军迎击。雍齿据守的丰邑也被周巿招降，刘邦大怒，举兵攻丰，没有攻克。恰在此时，刘邦又患病，只得还军沛县。
刘邦听说东阳甯君与秦嘉立景驹为楚王，驻扎在留县，投奔景驹，欲借军攻丰邑。在去投奔景驹的路上，遇见了也要投奔景驹的张良，两人于是兵合一处。张良与刘邦二人一见交谈之后，大有相见恨晚之意，于是张良放弃投奔景驹的念头，直接投奔到刘邦这边，刘邦授张良为厩将，然后一起去向景驹请援。
秦将章邯的部将司马夷，攻略楚地，屠戮相县，到达砀县。刘邦与东阳甯君率军向西，迎击司马夷，在萧县西与秦军展开战斗，结果不利，刘邦与东阳甯君退至留县。补充军队和粮草后，再次进攻秦军，以少胜多三天攻下砀县，收降砀县军卒六千人，加上原有部队总计九千人，刘邦攻取了下邑，返回再次攻丰，结果仍然没攻下。
原楚国贵族的后代项梁、项羽在吴县起兵，后渡过淮河扩张势力，攻灭秦嘉、景驹等部。刘邦听说项梁在薛县，于是留下军队包围丰邑，自己率领一百余骑至薛县见项梁，项梁给刘邦增兵五千、五大夫将十人，三攻丰邑，雍齿不敌，逃奔魏国。刘邦从属项梁一个多月后，项羽也攻下襄邑也还至薛县。
陈胜死亡的消息被证实，项梁把别将全都召回薛县，采纳范增的建议，拥立战国时楚怀王的孙子熊心为楚王，仍号楚怀王，定都盱眙。刘邦与英布、蒲将军、吕臣、陈婴等别部将领，共同参与拥立了楚怀王。拥立楚怀王后，项梁率军北上救援齐魏，在亢父、东阿等地大破秦军。这时齐军因内部矛盾而撤还，只有楚军追击秦军。在这期间，刘邦率领曹参、周勃等人与章邯的车骑部队交战，将其击退，平复蒙邑、虞县、爰戚县、东缗县、栗县、啮桑县、宛朐县、单父县等大量秦军占领的魏国城池，史称“定魏地”。
项梁下令楚军分军，以刘邦、项羽领兵，率楚军一部攻城阳，刘项二人率军攻下城阳，屠之。然后追击秦军至濮阳东，再次大破秦军，秦军这时得到增援，军势再次振兴，据守濮阳，放水环绕城池。刘项二人于是绕过濮阳，转攻定陶。定陶未攻下后，又向西攻打雍丘，刘项两军大破秦兵，刘邦麾下曹参，斩杀三