高祖多次推让，大师都分歧意，高祖因而立为沛公。对古天子黄帝、蚩尤在沛廷停止祠祭。并用牲血祭旗鼓。旗号俱为赤红色，这是因为所杀之蛇是“白帝子”，而挥剑斩蛇者是“赤帝子”的启事。因而青年豪吏如萧何、曹参、樊哙等都招募沛县后辈，使义兵扩大到三千人。
高祖辞道：“当今正值天下大乱，群雄纷繁叛逆，如果提拔首级不当，就会一败涂地。我并非贪恐怕死，而深恐力不堪任，不能实现各位父老的重托。这是一件大事，要求再挑选一名能人。”萧何、曹参都是文吏，担忧其身家性命，深恐发难不成，被秦朝诛灭九族，就极力推举高祖。沛县父老都说：“常平常闻刘季一些奇特之事，有能够成为朱紫，我们曾问卜于神明，刘季是最好人选。”
六月，沛公达到薛地，和项梁共立楚怀天孙芈心为楚怀王。秦将章邯破杀魏王咎、齐王田儋于临济。七月，连天阴雨。沛公攻打亢父。章邯围齐将田荣于东阿县，沛公与项梁一同领兵救田荣，在东阿大败秦将章邯。田荣领兵回，沛公、项羽追逐秦兵，到城阳县，血洗城阳，驻军于濮阳东，再次与章邯开战，又一次打败秦兵。
同月，项梁与兄子叛逆兵于吴。田儋与堂弟田荣、田横起兵于齐，自主为齐王。韩广自主为燕王。魏咎自主为魏王。陈涉的大将周章西入函谷关，兵至戏水，秦将章邯迎敌打败了周章。秦二世二年十月，沛公攻打胡陵、方舆后，回师丰邑。秦泗川监平领兵围丰。仲春，沛公出兵与战，打败秦军，派雍齿守丰。
仲春，攻打砀县，三日攻破砀城，收编守砀的军队，得六千人。与本来的三千人汇合共九千人。三月，攻陷邑县，得胜。回师攻丰，未胜。四月，项梁击杀景驹、秦嘉，驻兵于薛，沛公到薛晋见项梁，项梁为沛公增兵五千、五大夫将十员。沛公回原地后，领兵攻丰，光复了丰县。雍齿逃到魏地去了。蒲月，项羽攻陷襄城后返回。项梁把在别处的小将全数召回。
十一月，项羽杀掉了大将宋义，兼并了宋义之军后度过黄河，自封为大将军。宋义原有将领如英布等都归辖于项羽。十仲春，沛公引兵达到栗县，遇见楚怀王将军刚武侯，也篡夺了他所率的四千军队，并成一军和魏将皇欣、武满的军队汇合，打击秦军，大败秦军。前齐王田建之孙田安领兵由济北跟从项羽救赵。项羽大破秦军于钜鹿，俘虏了秦将王离，秦将章邯逃脱。
吕臣驻兵于彭城之东，项羽驻兵于彭城之西，沛公驻兵于砀。魏咎之弟魏豹自主为魏王。闰玄月，怀王合吕臣、项羽所领之军归本身直接批示，派沛公为砀郡长，加封武安侯，领砀郡之兵。任项羽为鲁公，加封长安侯，任吕臣为司徒，吕臣的父亲吕青为令尹。
秦二世三年正月，张耳等立赵国以后赵歇为赵王。东阳甯君、秦嘉立景驹为楚王，驻留县，沛公投奔景驹，路遇张良，就一道晋见景驹，请景驹派兵攻丰。此时陈涉的将军司马夷领兵北定楚地，血洗相县，兵至砀县。东阳甯君与沛公引兵向西，与司马夷战于肃县之西，不能取胜，出兵回留练习。
以是陆晴霜决定必必要杀鸡给猴看，光从妖娆大汉杀得人来看，让他偿命都是最大的仁慈了。
十一月，沛公领兵到薛。秦泗川守壮的兵被击败，壮逃到戚，被沛公的左司马得杀死。沛公兵还亢父，到方舆。赵王武臣被部将所杀。十仲春，楚王陈涉被其驭手庄贾所杀。魏将周市略取丰沛，派人对雍齿说：“丰曾是魏的临时都城，本日魏地已被光复数十城。雍将军如能归顺于魏，魏就委你为侯镇守丰地；若不归顺，魏兵就要屠城。”