项羽率领的先头部队首先到达东阿，他探听到章邯就在前方不远处布阵，就向叔父报告。时间不大，刘邦和项梁的军队也先后到达。项梁听说秦军已经布好了阵，就和范增、参木、宋义、召平等人驱车来到前沿阵地观察，因为是人马骤至，竟然踩踏起来的尘土弥漫了半面天空。项梁观察了一会儿，见秦军的阵势也是非常浩大，就令召平担任护旗官，宋义担任传令官，范增和参木帮助自己布阵。
他先将五百乘战车分成横向的两队摆开，组成了长方形的战阵，每队二百五十乘，每乘战车上有三位勇士。中间是驭手，持四根缰绳，左手一顿，车向左行，右手一顿，车向右行，两手齐顿，车就停下。驭手的左侧站立一位射手，都背弓拿箭，做好了射击的准备。右手旁边还放着一只大口袋，里面装满了刚刚制造出来的铜镞利箭。右侧是一位身强力壮的甲士，他们都腰挎刀剑，握着长兵器，或戈或矛，或殳或戟。身边还堆放着一些短矛，在交战的时候，甲士如果瞅中目标就向远处投掷，若能百发百中，就能将对方敌将的身体或者脑袋刺穿。当近距离接触敌人的时候，就用长兵器猛刺。这就是战阵的第一梯队，总兵力有一千五百人。
第二梯队是骑兵方阵。他们把各路人马的骑兵抽调出来，有一万五千人，排成四队。主将是项羽、刘邦和吕臣三人。整个梯队又分成三部分：吕臣居中，率领原陈王的部队占据正中位置，正好在主帅项梁的车后。项羽在最左侧，刘邦居右。项羽的队列中，项羽和朱建居中，英布和蒲将又在主将的左、右两侧，另外的十员参将又分别排列在英、蒲二人的左右。刘邦的队列中，刘邦和萧何居中，周绁与任敖担任护卫，曹参和夏侯婴居左，樊哙和周勃居右，其余庄不识、空中同、沛嘉等将领依次序横向排列在大将们的两旁。
第三梯队是人数最多的步兵，也是主力，约有十万之众。每个士兵都是左手扛着盾牌，右手握着长兵器，他们都在专心致志地注视着中军发令官的旗号，仔细地判断着是否要发起冲锋，或者是变换队列。另外在阵地的左右两侧，还各排列了六千名弩手，他们用强弩硬弓保护战阵不受敌人的冲击，或者是直接调到前方参战，射击敌人。最后还剩一千五百人，他们充当工程兵，若无事情也可以抢救伤员，休息下来时就把伤员送到后方安全处。
第四梯队离得较远，大约在两里以外的地方，正是项伯率领的辎重部队。将士们除了保护粮食之外，还要保证前方部队的后面不受敌人的袭扰，所以这支部队也是精锐组成，大约有一万五千名步兵和五千名骑兵组成。步兵主要是推车行走，休息下来就搭建帐篷，立寨安营，还要充当炊事兵。骑兵专门保护粮食和辎重，若是遇到意外之敌，他们就是一支机动部队，直接参战。
总之，十五万楚军组成的战阵如同一座坚不可摧的城池，屹立在东阿城南辽阔的平原之上，这种阵势就是沿袭了战国时代大军团作战的习俗，所以项梁的军事才能真是受到了其父项燕的影响。这种布阵方式确实能起到威慑敌人的作用，再加上将士们的服装都是新近置办的，所以看上去人人衣甲鲜明，兵器锃亮。还有骑兵们的每一匹战马也都有不同的装扮，马背上裹着一层厚厚的熟牛皮制成的软甲，看上去坚不可摧，不同凡响。
阵势布好后，项梁和范增就站在高架车上注视着几百步开外的秦军阵地，而布好阵的将士此时也都热血沸腾，心潮澎湃。大家心里十分清楚：这一仗关系重大，如果战胜了秦军，就一定能够扭转山东义军屡战屡败的局面；可万一打败了，山东的反秦事业很可能就会从此夭折，秦国也将会重新统一天下。因此立志复楚的主帅项梁和胸怀吕望之志的老将范增，就把所有的精力和心血都投入到了这次的战斗中，他们将一切事情都考虑得非常仔细和清楚，甚至包括战斗打响后的每一个环节和细节。这时跃跃欲试的将士们看到阵势已经布好了，就不约而同发出了阵阵声震云天的喊杀，声音如同低沉的雷鸣，大家还敲打着兵器，用这种原始的办法来威慑和恐吓对方，人人都表现出了大无畏的精神和不可战胜的坚强意志。