劉邦此時進攻豐邑不克，此時秦嘉、景駒這個“楚王”就和項梁的軍隊對峙起來了。項梁聽說秦嘉背叛楚王陳勝，擁立景駒為王的消息，大罵秦嘉實屬大逆不道！項梁是個天不怕地不怕的人，命英布帶兵向彭城進軍攻打秦嘉，秦嘉所部根本不是對手，抵抗不住就逃走了。項梁追至胡陵（今安徽省阜陽市臨泉縣一帶），與秦嘉激戰一天一夜。最後秦嘉戰死，他的剩餘軍隊投降了項梁。景駒見秦嘉敗亡，逃到梁地（河南商丘以南）就死了。項梁一戰平定彭城，項羽將來稱西楚霸王後就建都彭城，成為西楚霸王的大本營，彭城的戰略地位可見一斑。項梁整編了秦嘉的部隊，率軍駐紮在胡陵，準備繼續西進。
劉邦背後失去了秦嘉、景駒的支持，根據地豐邑還是久攻不克，還有章邯步步緊逼的隱患。好在身邊多了個出主意的人--張良勸劉邦趁勢投靠項梁。劉邦豁然開朗，聽說項梁在薛縣，就和張良帶著一百多名騎兵去拜見項梁。劉邦直言不諱地對項梁說：“無事不登三寶殿，是共同反秦的大事。目前我正處於不利的戰局，希望你派兵增援。”項梁也是急於奠定在南方反秦隊伍中的領導地位，爽快地答應了劉邦的投誠。項梁增派給劉邦五千名士兵以及五大夫級的將領十人。劉邦率軍趁機攻打豐邑，憑借這部分五千援軍，方才收複了豐邑。此時已是秦二世二年三月（前208年4月），雍齒帶上自己的親信投奔周市和魏王咎去了。
範增，居鄛（河南省新野縣南）人，時年已七十高齡，此人一直在家養老，但他好出奇謀。這時他前往薛縣，向項梁獻計。項梁確定陳勝已死的消息之後，謀士範增獻計擁立新楚王，讓項梁召集各路將領到薛縣前來召開軍事會議。此時，沛公劉邦也從沛縣趕來參加。秦二世二年六月（前208年7月），項梁立楚國王族的後代楚懷王的孫子熊心為楚王，也號稱懷王，建都於盱眙（今江蘇省淮安市盱眙縣東北），項梁自稱為武信君（趙王武臣也曾被人們稱為“武信君”）。陳嬰主動歸順項梁，被封為上柱國（上將），賞賜五個縣作為他的食邑；英布被封為當陽君，此人驍勇善戰，已經成為項梁軍隊的主力；而呂臣卻不被重視。
項梁擁立了新楚王，讓劉邦的謀士張良終於看到了複興韓國的希望。張良因為曾經幫助過項伯逃脫秦國的追捕，頗得項梁的信任。張良趁機進言說：“您已經擁立了楚王的後人，韓國的多位公子中屬橫陽君韓成最為賢良，可以立他為韓王，增加我們起義軍的力量。”項梁同意派張良擁立韓成為王，韓王又拜張良為司徒（相當於宰相），帶著項梁撥給的一千多人，向西攻略原來韓國所管轄的領地。開始奪取了幾座城池，但隨後又被秦軍奪回去了。從此，張良追隨韓王成在潁川（河南省禹州市）一帶來回打遊擊戰。也就是說，張良曾一度離開過劉邦，還念念不忘韓國的複國大業，但結果是戰績不太輝煌。待張良到河南再次引兵跟從沛公，輔佐劉邦進攻宛城，準備入關之時，已是秦二世三年六月（前207年7月），時隔整整一年。
章邯殲滅了楚王陳勝後，接著繼續進兵攻打盤踞在臨濟（河南省封丘縣東）的魏王魏咎。魏王派丞相周市突圍衝出臨濟城，向齊、楚兩國求援。齊王田儋和楚將項它率軍援救魏國。章邯見齊、楚派來了援軍，利用夜色偷襲在臨濟城下大敗齊、楚的軍隊，殺了魏王丞相周市和齊王田儋，魏王咎投火自焚。魏王咎的弟弟魏豹投靠楚懷王，項梁給了魏豹幾千人馬，讓魏豹重新奪回魏國的土地。齊王田儋被章邯打敗遇難後，齊國田榮收集了兄長田儋的殘餘兵力，向東撤退到東阿（山東東阿縣）。齊國人對田儋兄弟本來就不滿，趁此機會，就另立已故的齊王田建的弟弟田假為齊王，田角為相國，田角的弟弟田間為將軍，以此對來抗諸侯國和章邯。至此，第一波反秦的領袖人物已經被章邯收拾殆盡，轟轟烈烈的反秦浪潮勢頭銳減。項梁、項羽叔侄、劉邦、英布、彭越等人都已經歸在楚懷王的旗幟之下，與南下的秦軍章邯處於短兵相接的狀態。
項梁這個時候擁立楚懷王，各地歸順楚國的人絡繹不絕，勢力空前強大。項梁帥軍隊向北攻打亢父，劉邦的部隊也參加了此役，連取蒙、虞、亢父等城。齊國田榮在東阿遭遇章邯大軍的圍攻，田榮向楚國求救，項梁擔任總指揮，帶領劉邦軍隊一起援救田榮。章邯遭遇項梁如此強勁的對手，一敗塗地，狼狽逃竄。東阿之戰是劉邦參加的第一次直接與章邯主力交戰的戰役，劉邦一部連取陳縣、甄城等地，表現突出，從此也進入將領的核心階層。田榮所部解圍之後，便趕回齊國奪位，殺死齊王田假之後，又另立田儋的兒子田市為齊王，田榮自任齊相，田橫任將軍。田榮爽約，並未率領齊軍與楚軍合擊章邯。