由于李斯在朝廷上仍拥有大权，胡亥担心他会将赵高强行治罪，于是私下将李斯的控诉告知赵高。
　　
　　赵高也先下手为强，表示：
　　
　　“丞相最为顾忌的便是赵高啊！赵高死后，相信他立刻会仿效田常篡齐的行为。”
　　
　　李斯父子遇害，赵高独揽大权
　　
　　章邯虽能击溃陈胜，但项梁大军渡河后，叛军的声势更大，诸侯并起，关东早已不再属秦王朝统辖了。
　　
　　前线要求增加军援，但由于劳役太多，兵源不易集中，于是右丞相冯去疾、左丞相李斯、将军冯劫共同进谏：
　　
　　“关东群盗并起，朝廷虽一再发兵剿讨，也歼灭了不少暴民，但贼势仍不见稍减，最主要在于朝廷征调劳役太多。赋税太重，民不堪其苦，被迫附从叛贼。请即刻停止阿房宫工程，并减少四方边境戍卫及运输之劳役。”
　　
　　胡亥和赵高等商议后，决定乘机夺回大臣之治理大权，于是胡亥下旨表示：
　　
　　“凡所以贵有天下者，便应该彻底显露其尊贵，为的是让天下人服从皇帝之法令，使在下者不敢为非，四海皆以臣服也。夫帝舜、大禹等贵为天子，自己却穷苦得连百姓都不如，怎能宣扬法令之尊贵呢？何况先帝原本也起于诸侯，兼并天下后，外攘四夷以安定边境，建筑宫室是为彰显其统有天下之大志，君等对先帝之功业应有目共睹。今朕方即位二年，却群盗并起，君等不能禁，反欲推翻先帝之政策。这样子不仅上无以报先帝，次者又无以为朕尽忠，如此的大臣，哪有资格继续在位执政！”
　　
　　于是将冯去疾、李斯、冯劫等拘捕，罢其职，使吏治其罪。冯去疾和冯劫见大势已去，不愿受辱，遂自杀。
　　
　　只剩李斯还监禁在狱中，胡亥令赵高审理。赵高借口李由谋反，将李斯之宗族、宾客全部逮捕。更下令，以重刑逼供，李斯受不了痛苦，乃假装伏罪。
　　
　　其实，李斯所以忍辱偷生，乃因自负其辩才无碍，而且对朝廷有大功，又实在没有反叛之心，因此欲上书胡亥表明心意，希望皇帝能及时醒悟，赦免其罪。
　　
　　他在狱中上书表示：
　　
　　“臣为秦国宰相，治理万民已达三十余年。起初秦国国土陕隘，不过千里，兵数十万，臣尽力而为，一方面阴行谋臣，资之金玉以游说诸侯；一方面暗中编练甲兵，加以精神教育，强化其战斗力，并尊崇有功大臣，终于兼并六国，虏其王，统有天下，建立秦王朝。接着又北逐胡、貉外族，南定百越，使秦王朝称霸于天下；平斗斛、度量、文章，建立制度，使秦王朝之政务顺利推动，如果这也都？浅嫉淖锕庋映嫉垢迷绫？判处极刑了。幸而先帝认为臣仍有可用之处，才能留臣至今天的啊！这些事实请陛下再详加审察之。”
　　
　　赵高却下令狱吏弃其上书，不得禀奏，并厉声斥责：
　　
　　“阶下囚哪有资格上书皇帝呢！”
　　
　　唯恐夜长梦多，赵高派遣其宾客数人，假扮成御史、侍中及皇帝特使，轮流去审讯李斯，李斯以实情答之，但立刻遭到严厉杖击，久而久之，便不敢再讲真话了。这时候，赵高再鼓动胡亥派人提审李斯，李斯以为会和以前的审讯相同，不敢再讲真话，只得伏罪，特使乃呈报胡亥定案。胡亥也很高兴地表示：
　　
　　“如果不是有赵高，差点便被宰相出卖了。”
　　
　　这时候，三川太守李由也为楚军攻破，李由被杀，使者回报胡亥，赵高便牵强附会，表示李由已向楚军投降。胡亥大怒，便判定李斯以五刑，腰斩于咸阳。
　　
　　李斯被拖出狱中，和其次子同时被绑在全家族的前头，李斯回头对次子说：
　　
　　“我想与你再牵着黄狗到上蔡东门外打猎，都不可能做得到了！”
　　
　　父子相拥而泣，李斯后悔参与沙丘之谋，以致有此三族同时被抄斩的悲剧。
　　
　　李斯死后，胡亥以赵高为宰相，事无大小，均取决于赵高。
　　
　　宋义断言，项梁必败
　　
　　秦朝廷的大变局，对前线的士气自然多少会形成打击，特别是主将章邯对赵高一向便无信心。
　　
　　因此，当项梁大军北上时，章邯有一阵子似乎无心抗敌，是以东河之战和定陶之役，秦军都以较多兵力而败于楚军之手。
　　
　　章邯只得将军队撤退到雍丘以西，并急速向朝廷请求增援。
　　
　　就在这时候，项梁派出项羽和刘邦的联军，在雍丘大破三川守军李由军队，李由当场殉职。
　　
　　由于秦军的节节败退，更坚定项梁对自己指挥能力的信心。
　　
　　但楚军中却有一个人对这种情势独持不同看法，并且颇为担心，那便是随着楚怀王投入项梁阵营的原楚国长老宋义。
　　
　　宋义出身楚国名门，家族中曾有不少成员出任过楚国令尹。宋义本人的才气也不低，尤其是对楚国的军政组织极为了解，因此受聘为楚怀王的首席军师。
　　
　　这时候，宋义年事已很大，满头白发更显得深富于智慧。
　　
　　项梁对宋义的身世和才能颇为嫉妒，如果不是因为宋义年事已高，项梁或许还要对他特别排斥。
　　
　　因此两人表面和睦，其实一直便是明争暗斗着。
　　
　　富于协调性的范增，极力说服项梁让宋义出任为位尊却无权的令尹，希望以宋义的声望拉住散布各地的楚国贵族的心。
　　
　　宋义还算顾全大局，对项梁虽有不满，但仍全心全力扶持着重建的楚怀王政权。
　　
　　楚军北渡淮河时，宋义也以怀王特使的身分，在军中负责协调刚新加入的各部落楚军。
　　
　　由于行营经验丰富，宋义对章邯的战术深感兴趣，曾花不少时间在观察研究上。
　　
　　当项梁将大本营迅速北移至定陶时，宋义大为紧张，他判断章邯善于集结兵力，可能会乘项梁大意中采用突击战术。况且楚军的主力部队过分深入，是非常危险的。
　　
　　项梁对宋义一向存有戒心，自然难以接受其警告，不但未曾强加戒备，反而经常带领少数亲信微服上前线视察，显示其“无敌将军”的气势。
　　
　　宋义看在眼里，更为担心，他曾找范增要求协助，但范增深切了解项梁的个性，何况宋义又是楚怀王的人，是他建议采用的，劝谏根本无效，因此也婉拒协调。
　　
　　项梁对宋义的干扰，愈觉不耐，便派他出使齐国，联络田荣以共同由东北方夹击章邯。
　　
　　宋义行至半途中，正好遇上齐国的使者高陵君田显，他私下告诉田显：
　　
　　“您是否要前往拜见武信君（项梁）？”
　　
　　“是啊！”
　　
　　“我看武信君近日来骄兵轻敌，迟早会为章邯所败。您最好慢慢前往，以免死于兵乱中，若火速前去，或许正好赶上兵败之灾祸啊！”
　　
　　田显深知宋义之能，便听其言，驻营在半途中。
　　
　　项梁在前线的举止，章邯自然充分的掌握，对楚军的猛勇善战，章邯有深入的体会，因此一直不敢对项梁的外围军营采取主动袭击。
　　
　　他一方面向咸阳城要求更多的军援，一方面集结军力，准备突击项梁的大本营。他派遣探马详细记录项梁行动，也得知项梁经常微服巡视前线。
　　
　　因而，他有意隐藏兵力，让项梁和其将领们更加大意，同时也暗中规划好兵力分配，由一组突击队从后方切断项梁微服出巡的归路，自己则率主力突击定陶的楚军大本营。
　　
　　在一个夜黑风高的晚上，章邯下令发动奇袭。喜欢夜间巡视的项梁正在归途中，遭到秦军部队的突击，就在措手不及之下，项梁和其亲信全部阵亡。
　　
　　章邯的主力部队，袭击群龙无首的楚军大本营，仓皇中，楚军溃散，数十万主力一夜之间完全消失。
　　
　　临危授命，项羽显将才
　　
　　原属先锋部队的项羽和刘邦联军，正在攻打章邯主力左侧的外黄，由于连月大雨，军事行动不利，项羽乃将大军移往陈留，就在这个时候，接到了项梁主力被击溃、项梁本人阵亡的噩耗。
　　
　　项羽原本不相信，但随后范增率领残余部队前来投奔，在悲愤中，项羽仍冷静地接受范增的建议，主动扛起善后的工作，编集溃散中的楚军部队。
　　
　　项梁遽逝，楚军上下大为震动，项羽主动安抚，颇得军心。
　　
　　为重行巩固楚军的防御阵线，项羽下令在西线的将军？莱剂⒖桃兀晃跣≌？线，他又将楚怀王自盱眙引入彭城，并以彭城为京都。于是项羽以吕臣大军部署于彭城东，自己的主力部署于彭城西，准备迎击秦军的南下，刘邦则带领另外一支别动部队驻守于砀，互为犄角。
　　
　　不久，宋义也自齐返回彭城，他暗中功谏楚怀王趁势夺回军队的主导权，以架空“项家军”。
　　
　　这时候，经由楚国大力军援的魏豹军团，乘章邯后防空虚，连下魏地二十余城，声势大振，楚怀王乃下令封魏豹为魏王，以干扰秦军后方。
　　
　　闰九月，在宋义的规划下，楚怀王正式合并项羽和吕臣军团，自任总司令。在范增的力劝下，项羽也以大局为重，隐忍脾气，交出军权。于是楚怀王封项羽为长安侯，号为鲁公，并以吕臣为司徒，其父吕青为令尹，由内部牵制项家军。他又将项家军的别动部队主将沛公刘邦独立出来，驻守砀阳郡，封为武安侯。
　　
　　项梁死后不到一个月，楚军主力的项家军团，在宋义的规划下已缩小到三分之一不到。不过项羽在危机中的表现，却深得楚国部落领袖的赞赏，加上宋义刻意排斥，反使项羽在楚军中获得不少同情和支援，声望大增。宋义看在心里，暗中着急，不得已下，乃加强扶植原属“项家军”庶系的刘邦军团，用以牵制项羽，使刘邦在楚军中的地位也因而急速窜升。