公元前207年7月，项羽、章邯设盟于洹水之南、殷商故墟之上，章邯投降项羽。
此时刘邦率军进入南阳郡，攻城阳，不克。西进来到南阳首府宛城之下，城高池阔，一筹莫展。按照这个节奏，刘邦将困在南阳郡，项羽则不紧不慢入关中，留给刘邦的时间不多了。
借着项羽招降章邯的东风，刘邦转而与南阳太守谈判。双方都有和谈意愿，谈判很顺利。刘邦封南阳太守齮殷侯，其门客陈恢为千户，二人仍然留守宛城。
宛城本是南阳首府，连城数十，人口众多，粮食丰足。刘邦取宛城，楚军所到南阳各处，秋毫不犯，各城邑望风归降，换面旗帜，秦军变楚军。
刘邦下一步是抢在项羽之前进入关中，参考历史上的秦楚战争，战国时的丹阳之战，与目前的形势相似。
公元前312年，丹阳之战，楚国主动攻击，北路由上柱国景翠统兵二十余万进入韩国，打算攻击函谷关，秦国公子疾领十五万大军赶往韩国；中路由将军屈丐率军十五万攻克武关，进入商於之地，气势如虹，秦国将军魏章率军八万迎击；南路由令尹昭鱼率兵十万攻击汉中，秦国将军甘茂率军两万多迎击。
兵力方面，楚军四十五万，秦军二十五万，楚军优势明显。楚国号称带甲百万，果然是名不虚传。当时秦国大将司马错率军入川平定叛乱，秦国兵力捉襟见肘，这也是楚国选择这个时间点发动战争的原因之一。
此战楚国中路屈丐军一开始攻势迅猛，魏章的八万秦军，与屈丐的十五万楚军，就在商於之地对峙，双方各自利用地形修筑壁垒。后来魏章用五千奇兵，烧掉楚军屯粮点。屈丐在撤兵途中，因为地形不熟，有一部三万多人遭到全歼。楚军丢盔弃甲，屈丐夹在军队当中，一直逃到南阳郡丹阳附近。魏章派出一支秦国骑兵，冒险绕道来到丹阳，伏击并俘虏屈丐。
楚军中路溃败，北路和南路也只好收兵。此战楚军十五万人，阵亡八万，将军屈丐、裨将逢侯丑被俘，七十多个中高级将领或战死或被俘。
丹阳之战带给刘邦的启示很多，算是一场教科书的战争，告诉刘邦可分兵三路攻击秦军。北路军留给项羽，既然受降了章邯，兵强马壮，足可攻击函谷关。中路是刘邦自己，当年屈丐是迅速攻克了武关的，这令刘邦自信心爆棚。只是攻克武关后，一定不能掉以轻心，后面肯定还有硬仗要打。南路则需要派一支偏师攻击汉中，给关中形成更大压力，有效牵制对方兵力。
南路军由谁去呢？吕泽等友军是不会去的，他们跟在刘邦后面清扫战争可以，正面与秦军作战，那肯定不愿意。刘邦麾下信成君郦商的兵力初期有四千，在颍川郡和南阳郡扩充后达到六千余人，是刘邦己军当中兵力最雄厚的一支。刘邦便令郦商统率本部兵马，逆汉水而上，攻击汉中郡。
刘邦大体上复制了丹阳之战的格局，攻击函谷关留给项羽；刘邦攻击武关；郦商攻击汉中。
刘邦兵临武关，派宁昌入关，去咸阳与赵高谈判。
此时赵高迫死秦二世，取了传国玉玺和氏璧，佩在身上，派人召集百官上朝，自称秦王。
赵高杀了秦始皇十八个儿子及后人，秦人恨不能啖其肉，竟无一大臣听从。赵高见状大怒，让宁昌回去告诉刘邦，他赵高打开武关大门，放楚军入关，条件是平分关中。
为了稳定局势，赵高暂立太仆子婴为秦王，假意顺群臣之意，待得刘邦同意平分关中，便杀子婴。谁料子婴过了五日，便在宗庙中诛杀赵高。下令将赵高尸首车裂示众，并灭其三族，时人无不称快。
武关守将本是一地痞朱蒯，作为赵高亲信镇守武关，得赵高军令开关让楚军进来，哪敢质疑。过了几天听说赵高死了，立即带着亲信和财物抄小路逃跑。
与此同时，另一路偏师信成君郦商攻克汉中的旬关，正往南郑进兵。
古时汉中分为东西汉中，西汉中即古褒国，褒姒的故国，就是今天的汉中，东汉中即古雍国，为楚国所灭，大致是今十堰、房陵一带。当初雍国为了防范楚国，在东部汉水上修了勋关（今湖北十堰勋县）要塞，这是南阳进入东汉中第一道屏障。
战国时期，秦国占西汉中，楚国占东汉中。秦国沿汉水东进，可以攻击楚国的东汉中，反之亦然。秦国就在东西汉中交接处，旬水与汉水汇流地，修筑了旬关（今陕西安康旬阳县）要塞，阻挡楚军西进南郑，作用类似武关阻挡楚军入关中。
秦朝时这些并非边塞之地的关塞，大多荒废，驻扎兵力很少。郦商六千多虎狼之师，西进连破勋关、旬关，攻下南郑也指日可待。
10月，咸阳城外，楚军层层甲士，灿灿金戈，万缕征尘，漫天杀气。
秦王子婴坐白马素车，穿宽大白色缟衣，将白色纽带系在颈上，奉着传国玉玺和氏璧，在轵道之旁向刘邦投降。
此时项羽仍在河北，忙于处理诸侯军的矛盾，再加上20万秦军降卒拖累，可以说先发后至，落后刘邦入关中，为后续楚汉战争埋下伏笔。
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