秦二世三年(前207)八月，赵高杀秦二世，并且遣使向刘邦求和，“约分王关中”，遭到拒绝。九月，秦去帝号，不久秦王子婴杀赵高。十月，刘邦兵临灞上(今陕西西安东)，子婴捧着皇帝的玺、印、符、节前往降伏，秦朝至此灭亡。
刘邦率军西进，前后不到一年的时间，就灭亡暴秦，攻克咸阳，这个速度是相当惊人的，从中可以看出他过人的智谋和行动能力。进入咸阳以后，刘邦老毛病发作，想搬入秦宫中享乐，被张良、樊哙所谏阻。于是刘邦封存了咸阳城中的“重宝财物府库”，还军灞上。十一月，他召集关中父老说：“你们为秦朝的苛暴法律所苦，我今天除去秦法，只和你们约定三条法规。”
这就是著名的“约法三章”，是指“杀人者死，伤人及盗抵罪”。刘邦此举，安定了关中的民心，为他日后以此为基础进图天下，打下了稳固的基础。
而项羽既破秦军主力，听说刘邦已入关中，匆忙纠集各路诸侯兵马西进，攻破函谷关(今河南三门峡西南)，驻军新丰鸿门(今陕西临潼东项王营)。刘邦的左司马曹无伤听说项羽杀了过来，想要自我撇清，于是偷偷跑去打小报告说：“沛公欲王关中，令子婴为相，珍宝尽有之。”项羽大怒，准备一天亮就率军攻打刘邦驻军的灞上。当时项羽有兵马40万，号称百万，刘邦有兵马10万，号称20万，势力对比十分悬殊，刘邦根本就没有胜算。
项羽的叔父项伯曾在秦朝时杀人逃亡，得到过张良的救助，他恐怕大军一到，玉石俱焚，就于当晚悄悄前往刘邦