当刘邦逼近并进入咸阳的过程中，项羽率领六十万七国联军，其中项羽直接统领的主力楚军、赵国丞相张耳，赵将司马卬、申阳所统领的三支赵军，齐将田间、田角兄弟，齐王建孙子田安以及另一名齐将田都所统领的三支齐军，燕国将军臧荼所统领的燕军，魏王魏豹所统领的魏军一共四十万，加上二十万秦军，也浩浩荡荡向关中开拔。
七国联军中，秦军新降，与其它六国军队之间摩擦和纠纷不断。秦朝时，边境屯驻重兵，戍卒征发，粮草转运，关中大兴土木，修建宫室陵墓，每年都要征发关东地区的徭夫到关中做工，由于关中秦人为本地人，为征服者，而关东六国人则为亡国的被征服者，来到关中后，经常受到秦国官吏士卒的差别对待、侮辱欺负。如今，形势倒转，秦人成为投降者，低人一等，不可避免地遭受六国士卒的报复。秦士卒怨气很大。另一方面，秦军只是章邯、司马欣和董翳等将领投降，他们手下将士未必都诚心降服，更何况还要进攻自己的故乡关中，以未服之心攻击心爱之地，难免不发生哗变和意外。
当联军接近关中，抵达新安县（今河南渑池东）时，秦军士兵抱怨章邯等将领投降，担心父母妻子被诛杀的情绪蔓延开来，军心出现了动摇和不稳。项羽就如何处置新降秦军的问题，找来英布和蒲将军，就是巨鹿之战时作为先锋渡河抢占滩头的两位猛将。三人商议的结果是：“秦军吏卒数量大，心不服，到了关中如果不听从命令，事情就危险了。不如击杀消灭，只带章邯、司马欣与董翳等主要将领入关”。坑杀计划由英布和蒲将军主持，楚军秘密行动，夜晚突然袭击秦军营帐，将二十万秦军降卒击杀，坑埋于新安县城的南部。
在即将进入关中地区的前夜，项羽草率下令秘密坑杀二十万秦军降卒，完全不考虑由此造成的严重政治和军事后果。政治上，这是项羽的重大政治失误，彻底断送他在关中立足、定都咸阳的可能，尽管他本人也无意定都咸阳，同时也充分反映他是军事天才，政治白痴。军事上，他的坑杀在关中百姓心中埋下了仇恨的种子，无形中为自己树立了数百万个对手。由于刘邦在关中百姓中的崇高威望，项羽的这数百万个对手后来转变为刘邦的帮手，源源不断地从关中出发奔赴楚汉相争的前线，去帮助暂时失利的刘邦。
秦二世三年七月到汉元年十一月，整整四个月，项羽军一直在河内、三川一带徘徊停留，并不着急西进。十二月，项羽统率四十万诸国联军浩浩荡荡，由新安、渑池、陕县一路抵达函谷关下。函谷关关门被刘邦派遣的人关闭。项羽面对紧闭的关门，加上得知刘邦军已经占领关中、接受秦王嬴婴投降、收编秦军扩充兵力并安抚秦人巩固地盘，大怒，下令攻关。范增部署军队在函谷关前集结柴薪，扬言火攻破关。在项羽军的威胁和压力之下，函谷关守将被迫开关，放联军进入。
项羽军入关以后，沿渭水南岸由函谷关到咸阳的大道西进，在戏水西岸的鸿门一带驻扎。项羽下令大军北临渭水、南靠骊山安营扎寨，军锋直指灞河方向。刘邦军十万人，则北倚渭水、东临灞河布营，扼守在由鸿门通向咸阳的大道上。刘邦的左司马曹无伤秘密派遣使者到项羽军营，向项羽告密以求得到封赏。使者告诉项羽，“沛公欲王关中，令子婴为相，珍宝尽有之”。函谷关受阻，项羽已对刘邦充满敌意，曹无伤的诬告，彻底激怒了项羽，他当即下令，第二天大军出动，消灭刘邦军。
项羽的亚父范增敏锐地察觉到刘邦独霸关中的强烈意图，他告诉项羽，“刘邦居山东时，贪财，好色；今入关，财物无所取，妇女无所幸，此其志不在小”。刘邦入关前后，判若两人，范增感到非常反常，他使人私下观望刘邦的风水气势，五色缤纷，交错成龙虎，是天子的气象。范增据此强烈建议项羽，务必马上攻击消灭刘邦军，否则后患无穷。曹无伤的诬告和范增入关后才发现刘邦的转变，说明在进入关中之前，项羽和他的手下对刘邦在关中的所作所为不说一无所知，至少是掌握得非常不全面。
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