有謀反之心。他想著給秦二世寫封奏書，詳細陳述自己的情況，說不定二世看了能醒悟過來，赦免他的罪。於是在獄中寫了奏書，說：“我當丞相治理百姓，已經三十多年了。當初秦國疆土狹小，不過千裡，兵力也隻有幾十萬。我竭儘所能，暗中派謀士帶著金玉財寶，去各國遊說；同時整頓軍備，修明政教，選拔勇士為官，尊崇功臣。最終成功威脅韓國，削弱魏國，攻破燕、趙，滅掉齊、楚，兼並了六國，俘虜各國君主，讓秦國統一天下。我還向北驅逐匈奴、貉族，向南平定南越，彰顯秦國的強大。統一度量衡和文字，在全國推行，樹立了秦國的威名。這些在我看來全是我的‘罪狀’，我早就該死了！隻是皇上開恩，讓我能施展才能，才活到現在。希望陛下明察！”奏書遞上去後，趙高讓官吏直接扔掉，根本不呈報給秦二世，還說：“囚犯哪有資格上書！”
趙高還安排十幾個手下，假扮成禦史、謁者、侍中，輪番去審訊李斯。李斯每次都如實回答，這些人就叫人接著嚴刑拷打。後來秦二世真的派人來核實情況，李斯還以為和之前一樣是趙高設的圈套，始終不敢改口，隻能違心認罪。趙高得到口供後，上奏請求判決。秦二世一看，高興地說：“要不是趙君，我差點被丞相騙了！”而二世派去調查三川郡守李由的人到的時候，李由已經被楚軍殺了。使者回來時，正好趕上李斯被下獄治罪，趙高就胡亂編造謀反的供詞，相互印證，給李斯定下了五種酷刑，最後在鹹陽街頭腰斬。李斯被押出監獄時，和他的二兒子一起被綁著。他回頭對兒子說：“我多想再和你牽著黃狗，一起從上蔡東門出去追野兔，可現在還能辦到嗎！”父子倆相對痛哭，最終被滅了三族。李斯死後，秦二世任命趙高為丞相，從此大小事務都由趙高說了算。
再說項梁在東阿打敗章邯後，帶兵向西，往北來到定陶，又一次擊敗秦軍。項羽和沛公劉邦在雍丘與秦軍交戰，大獲全勝，還殺了李斯的兒子李由。接二連三的勝利讓項梁越來越輕視秦軍，臉上滿是驕傲。宋義勸他說：“打了勝仗後，將領驕傲、士兵懈怠，一定會失敗。現在士兵已經有點鬆懈了，而秦軍卻在不斷增兵，我真為您擔心啊。”可項梁根本聽不進去。後來項梁派宋義出使齊國，宋義在路上遇到齊國使者高陵君顯，就問他：“您是要去見武信君（項梁）嗎？”高陵君顯回答：“是啊。”宋義說：“我敢說武信君的軍隊必定會失敗。您走慢點還能免死，走快了就會遭殃。”秦二世調集全部兵力增援章邯攻打楚軍，在定陶把楚軍打得大敗，項梁也戰死了。
當時陰雨連綿，從七月一直下到九月。項羽和沛公劉邦攻打外黃，沒能攻下，就轉而去打陳留。他們聽說項梁戰死，士兵們都很害怕，於是和將軍呂臣帶兵向東撤退。還把楚懷王從盱眙遷到彭城。呂臣的軍隊駐紮在彭城東麵，項羽的軍隊在彭城西麵，沛公劉邦的軍隊在碭縣。
魏豹打下魏國二十多座城池，楚懷王封他為魏王。
閏九月，楚懷王合並了呂臣和項羽的軍隊，親自統率；任命沛公劉邦為碭郡長，封武安侯，讓他統領碭郡的兵馬；封項羽為長安侯，號稱魯公；呂臣做司徒，他的父親呂青做令尹。
章邯打敗項梁後，覺得楚地的叛軍不足為患，就渡過黃河，向北攻打趙國，把趙軍打得大敗。他帶兵到邯鄲，把城裡的百姓都遷到河內，還拆毀了城牆。張耳和趙王歇逃進巨鹿城，被王離的軍隊包圍。陳餘向北收攏常山的殘兵，聚集了幾萬人，駐紮在巨鹿城北。章邯的軍隊則在巨鹿城南的棘原安營紮寨。趙國多次向楚國求救。
高陵君顯在楚國，對楚懷王說：“宋義之前就斷言武信君的軍隊會失敗，沒過幾天，果然應驗了。軍隊還沒交戰，他就能看出失敗的征兆，這可真是懂軍事啊。”楚懷王把宋義召來商量事情，非常賞識他，於是任命宋義為上將軍。項羽做次將，範增為末將，讓他們帶兵去救趙國。其他各路將領都歸宋義指揮，宋義號稱“卿子冠軍”。
當初，楚懷王和各位將領約定：“誰先進入關中，就封誰為王。”那時候，秦軍實力強大，常常乘勝追擊，各路將領都覺得先入關太危險，沒什麼好處。隻有項羽因為項梁被殺，滿腔怒火，一心想和沛公劉邦一起向西入關。楚懷王手下的老將們都說：“項羽這人勇猛但凶狠殘暴，當初攻打襄城，城裡的人一個沒留，全被活埋了，他所到之處沒有不被殘害毀滅的。而且楚軍之前多次進攻，陳王和項梁都失敗了。不如另派一位寬厚的長者，秉持仁義向西進軍，去曉諭秦國的父老鄉親。秦國百姓受他們君主的苦已經很久了，要是真有個寬厚的人去，不侵害百姓，應該能輕易拿下關中。項羽不能派，隻有沛公一向寬大仁慈，可以派他去。”於是楚懷王沒答應項羽的請求，而是派沛公劉邦向西攻城掠地，收攏陳王和項梁的散兵，去攻打秦國。
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