刘邦干脆将军队撤出咸阳，陈军灞上。他还召集关中父老豪杰，与其“约法三章”:“杀人者死，伤人及盗抵罪。余悉除去。”这些措施赢得了民心，为他后来击败项羽，建立汉王朝产生了深远的影响。
与此相反，项羽进入关中，烧杀掠夺，大失民心。公元前206年12月，项羽击败秦军主力后，率40万大军进入函谷关，驻军于戏下(今陕西渭南西南),以优势的兵力与刘邦形成对峙的局面。当时刘邦处于劣势，为了赢得时间与空间，刘邦不得不亲赴鸿门言和。双方钩心斗角，在表面上的友好气氛中联袂上演了一场惊心动魄的鸿门宴。项羽的谋臣范增主张击杀刘邦，免得留下后患，但项羽没有听从。刘邦在张良、樊哙的帮助下，顺利地逃回灞上。项羽就这样错失了一个绝佳的机会，为他将来身首异处种下了祸根。
气愤的项羽率军进入咸阳，杀子婴，烧秦宫。接着又分封18个诸侯王，自立为西楚霸王，建都于彭城。又把刘邦封为汉王，把他支得远远的，去管辖巴、蜀、汉中等地。项羽的所作所为，使关中人民大失所望。由于分封不公，又引起诸侯王的不满。刘邦因项羽毁了“先入定关中者王之”的约定，并将自己的封地设在交通不便、历来作为流放犯人的巴、蜀、汉中之地，更是怒不可遏。