章邯从东阿退到城阳，心情十分沉痛，就想整军再战。李由道：“现在楚寇获胜，士气正旺，我们应该避其锐气。此处城小粮缺，怕也坚持不了几天，应该做别的打算。”章邯道：“将军有何良策？”李由道：“东郡城高濠阔，又是粮草的囤积之地，若能据守，定能与叛军长期周旋，况且叛军远道而来，粮草一定供给不上，时日长了，他们就会露出破绽，那时将军再召集各路兵马，出奇制胜，就能战败项梁。”章邯沉吟道：“李将军果然高见，可我担心大军到了东郡，楚军西进怎么办？”李由道：“以前周文绕开荥阳西进，是因为秦国没有防备，现在您的军队驻守在东郡，函谷关也有大军守卫，项梁怎敢西进？您若不放心，我可以去三川防守，只要挡住了项梁，您就尽快想办法破他，我军就可以反败为胜。”章邯听了李由的计策，心里很是高兴，就留下偏将高素守城阳，然后和李由连夜出城，一个去了三川，一个去了东郡。
项羽和刘邦在东门屯驻，次日探马报告说西门和北门有车马碾过的痕迹。项羽就命人打探，才知道李由和章邯都已离去。项羽就派刘邦攻城，自己坚守大营。刘邦来到城下，高素死守不战。楚军只有骑兵，一时夺不下城池。项羽十分恼火，就亲自来到城下喊话：“投降的免死，如若顽抗，城破之后，全部活埋！”秦军已经听说项羽在襄邑埋过秦军，军士都非常害怕，就想出城投降。高素就吓唬他们道：“你们的妻儿老小都在关中，如果出降，家人的性命难保。”军士们就齐心协力地守城。项羽见秦军不投降，心中大怒，即刻下令赶制攻城器械。
次日，项羽亲自指挥攻城，楚军将士奋勇争先，将云梯带到城下冒矢攻城。樊哙的表现很是突出，第一个爬上了城头。高素前来交战，樊哙舞动大钺，一钺砍倒他，又杀退了秦军，然后下到城中打开了城门，楚军一涌进城。项羽来到城中，下令把所有俘虏的秦军集中起来，约有两千多人，就令英布押到城外挖坑活埋。忽然有人上前劝道：“项梁将军仗义灭秦，如果擅行杀戮，就和残暴的秦军没有区别，请将军饶恕降卒！”项羽一看，正是韩信，便耻笑道：“你可知攻下一座城池要牺牲多少将士的性命？你手无缚鸡之力，怎知攻城的艰辛？如果他们早点投降，就不会有此下场了？”这时旁边的刘邦也道：“项将军，韩信之言确有道理：楚军是仁义之师，如果杀降，恐怕今后就无人敢来投降啦，请将军三思？”项羽大笑道：“我项某一言九鼎，若不遵守将令，何以服众？区区秦军，杀之何碍？应该多多杀戮，才能解我心头之恨！”就不听韩信、刘邦之言，命令英、蒲二人将秦军押出去全部埋了，无一人幸免。刘邦见项羽如此行事，就不易觉察地摇了摇头。项羽随后向叔父报告了情况，然后继续追赶章邯。
章邯来到濮阳，见城中粮草军需一应齐全，满心欢喜。没过两天，忽然军探前来报告，说项羽已经向濮阳赶来，离城不到十里。章邯大惊，道：“这小子就是个追命鬼，这么快就追来了。”章邯说完，心想濮阳城既坚固又高大，完全可以保护大家，就出城摆阵，准备和项羽痛痛快快地打一仗，一定要杀杀这个混小子的威风。
项羽和刘邦到来后，见章邯已经摆好了阵势。两军对圆。项羽就请刘邦先去冲阵，自己压住阵脚。刘邦便率领军士向秦军冲了过去，他本人乘坐着一辆战车，由夏侯婴保护，向前冲杀。曹参、樊哙等将领看见刘邦亲自上阵，也都奋不顾身地骑马冲了过去。章邯见楚军冲了过来，就令侯建、周书平、张卿臣等将领率领秦军相向冲杀。双方激战多时，虽然楚军所向披靡，但因人少，无法杀退秦军。
项羽见此，就抖擞精神，亲自来杀章邯。章邯看见项羽来到了战场，还大声向他挑战。章邯就想试试项羽的手段，于是骑马提戈，亲来战斗。二人刚一交手，就如同两条恶龙在撕咬、缠斗。二人大打出手，双方的阵上金鼓一齐鸣起，杀声震天，二人酣战五十回合之后，项羽愈战愈勇。章邯没有想到项羽如此厉害，真是后生可畏，就逐渐力乏，于是虚晃一刺，转身大败而走。项羽奋力追赶。这时章平、司马欣等将领一齐杀来，他们死死地缠住了项羽，章邯才得以走脱。项羽斗性大发，一连手刃十几员秦军偏将，接连抹死、磕死无数走卒、军士。章平等人无法招架，只好大败而逃。项羽往来冲突，如入无人之境。
就在他大肆地砍杀秦军的时候，忽然发现一员楚将奋力追赶章邯，虽然章邯已经跑的很远了，那人却还是紧追不舍。章邯刚刚追到吊桥边，桥就升起来了，便奋力将马一跃，就跳上了吊桥。楚将追到，就用大钺猛砍吊桥索。忽然秦军的利箭射来，楚将才停止了砍剁，然后反身杀回，紧接着就急攻猛战，又斩了三员偏将、数名甲士，真是勇不可当。项羽非常高兴，就问左右：“那将是谁？”有人答道：“他是刘沛公的部将樊哙。”项羽见此人十分勇敢，就暗暗记住了这个名字。后来在鸿门宴上，樊哙闯帐，项羽就惊得坐直了身子，可见樊哙之勇也令项羽折服，这是后话。
在战场上，有部分秦军看见他们的大将军逃得比兔子还快，就纷纷向护城河边跑去，也想保命，秦军的阵势顿时大乱。楚军纷纷追杀，大获全胜。这一仗只杀得秦军丢盔弃甲、惊魂丧胆，章邯从此就被项羽打掉了大将的威风。
黄昏之时，章邯就和将士们来到城头巡视，他们远远看见楚军的军营里灯火通明，就紧张得屏主呼吸，偷偷地观看：发现楚军将士在军营外面的平地上奔跑如飞，若无其事的在骑马射箭，全然不把秦军放在心上。章邯就用秦地的方言道：“唉，不想我出关以来，却败在了这个冷娃之手！”章平道：“兄长不要自怨自艾，胜败乃兵家常事，收拾这个冷娃，办法还是有的。”章邯道：“话虽如此，可叛军如此嚣张，我们遇上了劲敌啊！”忽然一阵雷鸣传来，好像要下雨的节奏，将士们都看着天空道：“就让他们嚣张一下，等下起一场大雨，就泡死他们，嘿嘿！”大家虽然在骂，可是不敢放大声。章邯见大家很压抑，就喃喃道：“真能泡死他们就好了。”