王离军团被消灭后，章邯被迫向西收缩兵力，准备应对诸侯联军的进攻。
项羽则命令诸侯联军从巨鹿向西进军，在章邯军团的西部和北部布置防线，项羽自己则率军退回漳水以南，切断章邯渡河撤退之路。
此时的章邯，虽然手中仍有二十万军队，但由于项羽切断渡河退路，再加上司马卬攻陷河内郡，刘邦攻破东郡，切断了后勤补给，处境可谓十分不妙。
面对步步紧逼的诸侯联军，章邯虽然数次抵挡住了诸侯联军的攻势，但面对不断收缩的包围圈，只能被迫不断向西收缩兵力。到最后，章邯军团以西被太行山所阻，其余三面则皆为诸侯联军，可谓陷入绝境。
为了挽回败局，章邯在积极巩固防线的同时，派长史司马欣返回关中，希望皇帝发兵救援。然而，当司马欣风尘仆仆的赶回关中，才发现此时的秦国已经变了天，左丞相李斯、右丞相冯去疾、御史大夫冯劫已死，赵高接任丞相把持朝政后，便任命弟弟赵成担任郎中令，掌握宫城内外禁卫军，又任命女婿阎乐担任咸阳令，执掌咸阳防务。
这种情形下，返回咸阳的司马欣，只能先去求见赵高。然而，听说前线兵败的赵高大为恼怒，直接闭门不见，而没有赵高的同意，司马欣也根本见不到胡亥。如此在咸阳盘桓数日，想尽了各种办法也没能见到赵高或皇帝，担心前线有失的他，只能离开咸阳返回前线，而在返回前线途中，司马欣甚至还遭到赵高派人追杀，幸好司马欣没有原路返回，这才幸免于难。
司马欣返回前线后，将咸阳形势告知章邯，并对章邯说道，“如今赵高掌权，即便我们打赢，他也会嫉妒我们的功劳；而如果战败，则必然会被处死。希望将军深思熟虑啊！”
不久，陈馀也派人给章邯送信，劝说章邯与诸侯议和。然而，章邯仍然难以下定决心，一来项梁毕竟是死在自己手中，二来将领们到底是何想法，自己有些拿不准。
就在章邯犹豫不定之际，赵高却帮他下定了决心，由于没能追上司马欣，赵高便以皇帝胡亥的名义给章邯下了一道旨意，对其兵败巨鹿予以了严厉斥责。如此一来，章邯麾下的董翳等将领也忿忿不平起来，纷纷劝说章邯与诸侯议和。
如此情形下，章邯才终于下定决心，派人前往楚军大营与项羽商量议和之事，但项羽却并不同意议和，而是要求章邯投降，双方于是又从军事层面的拉锯，变成了谈判桌上的拉锯。
秦二世三年（前207年）六月，就在章邯和项羽在谈判桌上拉锯之际，刘邦在拜别韩王成后，与张良率军南下南阳郡。
彼时，由于颍川郡秦军的战败，为了防止义军进入南阳郡，南阳郡郡守吕齮率军驻守于南阳郡和颍川郡交界处的犨县（今河南平顶山西南），试图阻止刘邦攻入南阳郡。
刘邦与吕齮于犨县以东交战，吕齮战败不敌，率军退守南阳郡治所宛城（今河南南阳），刘邦则率军进抵阳城。
刘邦原本想在阳城休整一番，然后率军攻打宛城，一举消灭秦军在南阳郡的守军，然而当他得知了巨鹿战场的情况后，却有些坐不住了，他可不想让项羽抢在自己的前面进入关中，于是连忙将张良找来。
见到张良，刘邦也顾不上含蓄，连忙问道，“如今项羽已经击败秦军，眼看就要西行入关，而这宛城城高墙厚，一时难以攻克，我打算绕过宛城继续西进，你看如何？”
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张良闻言，连忙劝道，“您虽然急于入关，可是即便绕过宛城，前方仍有不少秦军，而且同样占据着险要之地。如果不拿下宛城，一旦宛城秦军自后追杀，到时强秦在前、追兵在后，那才是真的危险了。”
听了张良的话，刘邦也渐渐冷静了下来，虽说绕城之举不可取，但他也不愿再在阳城继续耽搁下去，于是命令军队改换成秦军旗帜，连夜率军向宛城挺进，等到次日天亮，刘邦大军已经将宛城围了个水泄不通。
刘邦不愿耽搁，天亮时分便对宛城发动猛攻，此战持续十余日，虽然守军拼死抵抗，但在刘邦占据绝对优势的情况下，当樊哙再度先登上城，宛城已是岌岌可危。
郡守吕齮见此情形，心灰意冷之下，便起了自刎报国的念头，他身边的舍人陈恢见状，连忙上前制止，劝道，“现在自尽还是太早，事情并非没有转机，我愿前往敌营面见刘邦。”吕齮听罢，叹了口气，陈恢遂告辞离去。
陈恢见到刘邦，便开门见山的说道，“宛城乃是大郡都城，相连城池数十座，百姓众多、物资充足，且官民皆认为即使投降也要被杀，因此都决心据城坚守。我听说您应楚怀王之约，以先入咸阳之人称王，如今您虽然已经攻破宛城，但想要完全占领却并非一日之事，如此不仅耽误时间，且肯定伤亡惨重。如果您停止攻打宛城，继续率军西进，肯定又担心宛城秦军自后袭扰。我替您考虑，倒不如招降宛城守军，封赏南阳郡郡守，让他留下来替您守住南阳，您率领宛城的秦军一起西进，到时候那些还没有投降的城邑，听说投降可以换取生路后，一定会望风而降，您就可以畅通无阻的西进了。”
刘邦细细思量，认为陈恢所言有理，虽说宛城随时有告破可能，但想要完全攻克的确需要一段时间，如果能够不战而下，自然再好不过，于是便同意了陈恢的建议，表示愿意接纳郡守吕齮的投降。
陈恢将自己与刘邦商谈的结果告知吕齮后，吕齮出城投降，刘邦封其为殷侯，让其继续驻守宛城，另封给陈恢食邑一千户，并对宛城的守军予以了收编。
收取宛城后，刘邦继续率兵西行，先破穰县（今河南邓州，秦属南阳郡）、后夺丹水（今河南淅川，秦属南阳郡）。得知刘邦已经迫近武关，在南郡迫降了西陵县的戚鳃和王陵，以及番君吴芮的部将梅鋗等原本在南阳郡周边活动的义军，纷纷赶来相投。