陈仓城中的守将没有犹豫太久。汉军围城的第三天清晨，城门从内侧缓缓打开，守将解甲出降。刘季没有为难他，按照惯例收编了城中的降卒和粮草，将军队稍作休整，随即挥师东进。
消息传到废丘时，章邯在座席上沉默了很久。他布防了子午谷和褒斜道，甚至在一些连地图上都找不到的隐秘小道上都设置了哨卡，他唯独没有预料到汉军会从那条几乎无人知晓的故道杀出来。
更让他感到不安的不是陈仓的失守，而是汉军在这次行动中显露的用兵章法。烧毁栈道以示无意东归，重修栈道以吸引注意力，暗度故道以突袭要害，这一连串的布局环环相扣算无遗策。章邯可以肯定，刘季的背后一定有一个极厉害的人物在替他谋划。
他立刻调集关中境内所有能够动用的兵力，亲自率军西进，准备在雍县一带挡住汉军的去路。九月下旬的一个晴朗的秋日，汉军与章邯的主力在雍县城东的旷野上正面相遇了。这是刘季自汉中反攻以来的第一场大规模的野战，双方的兵力都在数万之众，旌旗蔽日，戈矛如林。
章邯在阵前远远望见汉军的列阵时，心中最后一丝侥幸也随之消散了。汉军的阵型布置得极其严整，前锋主力左右两翼各居其位，旌旗鲜明，进退有度，完全不像一支刚刚从山沟里钻出来的疲惫之师。他当即下令击鼓进军，两军的前锋在雍县城外的原野上猛烈地撞在了一起。
这场战斗从午后一直持续到黄昏。章邯的兵力在数量上仍然占据着明显的优势，他的士卒也是跟着他从巨鹿一路征战过来的老卒，经验丰富拼杀顽强。
但汉军的士气远远超出了章邯的预想。那些在汉中盆地被困了数月的士卒如今终于踏上了回家的路，每一个人都清清楚楚地知道打赢这一仗就是重返关中的关键一步，打输了就要重新退回到那片潮湿闭塞的山坳里去，没有人愿意退回去。
汉军在这种决绝里爆发出的战斗力让章邯始料未及。樊哙率领的右翼率先突破了秦军左翼的防线，灌婴的骑兵趁机插入缺口，将章邯的阵型撕开了一道巨大的裂口。黄昏时分，暮色笼罩了战场，章邯看到自己的阵脚已经松动，再不撤退就有被合围的危险，只得下令鸣金收兵向废丘方向撤退。
这一仗没有彻底消灭章邯，但它已经达到了韩信预期的目的。章邯的主力被击退之后被迫向东收缩，汉军趁机攻占了雍县郿县等一连串城池，将整个关中西部牢牢控制在手中。此后两个月的时间里，汉军势如破竹横扫关中各城，每攻下一地便张贴约法三章的告示开仓放粮安抚百姓。
塞王司马欣在栎阳城中坐卧不安，他的兵力远不及章邯，连章邯那员秦朝老将都挡不住汉军的锋芒，他更不可能挡住。十月深秋的一个清晨，司马欣在栎阳开城投降。翟王董翳原本还在高奴观望风向，听说司马欣降了之后他知道关中三王互为犄角的格局已经彻底崩塌，孤立无援之下也紧跟着献出了降书。
从陈仓城破到董翳投降前后不过两个多月的时间，三秦之地已尽归汉王所有。
刘季骑着那匹跟随他多年的黄马踏进栎阳城门的时候，他忽然在城门洞中勒住了马，身后的队伍也跟着停了下来。他抬头望着城门上方那块斑驳的石刻匾额，又低头看了一眼自己踏在青石路面上的马蹄。他想起了一年前自己从霸上进入汉中时回头望关中的那一眼，那时候他以为自己可能一辈子都要被关在那片潮湿的盆地中了。
而现在他回来了，不是以沛公的身份，不是以那个被项羽随意改封的汉王的身份，而是以这片土地真正的主人的身份。他没有对身旁的任何人说话，只是在那里静静地坐了片刻，然后催马继续向城中走去。
关中平定之后刘季将都城暂时设在栎阳，萧何从南郑迁来开始着手重建关中的行政体系，登记户籍恢复生产征调粮草，为下一步的东征做准备。消息传到彭城时项羽正在帐中批阅军报，他读完战报后沉默了很长时间，脸色阴沉得像暴风雨来临前的天空。
他当即下令调动楚军主力准备西征，他不能容忍刘季在他的背后插上这样一把尖刀。但就在他即将出发的前夕，齐地的叛乱消息接踵而至。齐王田荣起兵抗拒项羽的分封设计杀掉了项羽在齐地扶植的胶东王田市，联合赵地的陈馀共同举起了反楚的旗帜，公然与项羽分庭抗礼。
项羽面临一个极其艰难的选择。如果他西征关中齐地的叛乱就会在他的后背捅上一刀，如果他先平定齐地刘季就会在关中进一步坐大。他在营帐中反复权衡了数日，最终做出了一个后来被证明是致命的决定，先打齐地。他判断刘季虽然收复了关中，但根基未稳，短时间内不可能大规模东进中原。
他决定用最快的速度平定齐地再掉头收拾刘季。项羽集结了楚军主力浩浩荡荡地向东进发讨伐田荣，这个决定为他日后的败亡埋下了最致命的一颗种子。因为刘季和韩信根本没有打算等到他平定齐地之后再动手。
十二月关中已经进入了隆冬季节，刘季在栎阳召集了一次扩大范围的军议。这一年的关中风调雨顺，秋粮获得了多年未有的丰收，加上从章邯司马欣等人手中缴获的储备，汉军的粮草十分充足。兵力也在收编了三秦降卒和招募关中子弟之后达到了空前的规模，号称五十六万。
在众将面前刘季环顾了一圈在座的每一个人，萧何已经无须多言只需一个眼神就能明白他的意图，韩信端坐案前神色如常目光沉静，樊哙的脸上早已没有了当初对韩信的不服，周勃的眼神也比从前更加沉稳笃定。刘季没有长篇大论，只说了一番简短而分量十足的话：“项羽去打齐地了，关中在我们手里。
这是一个千载难逢的机会，我不能让它从指缝里溜走。我要东出函谷关与天下诸侯会盟共同伐楚。”他的手按在案上指节微微泛白。帐中没有一个人提出反对意见，坐在他左手边的韩信没有立即说话，只是垂着眼睛思索了片刻。然后他抬起头来，语气平静地补了一句话：“那就趁着冬天出兵，先收河南再取中原。
”他说完目光与刘季在摇曳的烛火中短暂地交汇了一下，两个人都没有再说话，但彼此都明白对方心里在想什么。项羽在齐地打得越深越久，他们在中原能抢到手的东西就越多，这一局棋的主动权已经不在彭城了。