劉邦軍進入咸陽，首要難題是如何面對龐大無比的帝國遺業。
無論事先如何自覺胸有成算，劉邦們入城之後還是亂得沒了方寸。關中的連綿勝跡，大咸陽的宏闊壯麗，使這些大多沒進過京畿之地的粗樸將士們大為驚愕，新奇得一時暈乎乎找不到北了。儘管有武關整肅在先，士卒們還是瀰散於大街小巷，搶劫姦淫時有發作，整個大咸陽陷入了驚恐慌亂，民眾亂哄哄紛紛出逃。劉邦雖說做亭長時領徭役入關中曾經進過咸陽，也偶然遇見過一次始皇帝出巡，但卻也從來沒有進過皇城。張良蕭何陸賈酈食其等名士與將軍，也是個個沒進過皇城。進咸陽的當日，劉邦顧不得整肅約束部伍，立即與一班幹員興沖沖進入皇城觀賞，可一直轉悠到三更，還沒看完一小半宮室。劉邦萬般感喟，大手一揮笑道：「這皇城大得沒邊，嬪妃侍女多得沒數，索性今夜住進來樂一回！」隨從將士們立即一陣萬歲狂呼。旁邊張良卻低聲道：「沛公此言大是不妥。項羽軍在後，不能失秦人之心。」劉邦驀然省悟，卻見旁邊樊噲黑著臉不做聲，於是笑罵道：「如何，你小子美夢不成，給老子顏色看了！」樊噲氣昂昂道：「先生說得對！沛公光整肅別人，自家卻想泡在這富貴鄉不出去！」劉邦一陣大笑道：「好好好，走！出去說話。」
回到幕府，中軍司馬報來亂軍搶劫姦淫的種種亂象。劉邦大皺眉頭，當即深夜聚將，會商善後之法。將軍們紛紛說秦王子嬰是後患，不殺子嬰不是滅秦。劉邦心智已經清醒，重申了與楚懷王之約與義兵之道，說子嬰是真心出降，殺降不祥，殺子嬰只能自絕於關中。最後議定，將子嬰「屬吏」，待稟明楚懷王后再作決斷。屬吏者，交官吏看管也。之所以如此決斷，並非劉邦真正要請命楚懷王，而是顧忌項羽軍在後，自己不能擅自處置這個實際是帝國名號的秦王。
此事剛剛決斷，一直不見蹤跡的蕭何匆匆來了。劉邦大是不悅道：「入城未見足下，也去市井快活了麼？」蕭何奮然一拱手道：「沛公，我去了李斯丞相府。」劉邦揶揄笑道：「如何，趁早搶丞相印了？」蕭何沒有笑，深深一躬道：「沛公，我去查找了天下人口、錢糧、關塞圖籍，已得數車典籍。我等兩手空空，何以治理郡縣？」劉邦恍然大悟，起身正容拱手道：「蕭兄真丞相胸懷也，劉季受教。」
再議諸事，將軍謀臣們已經狂躁大減，遂理出了行止三策：其一，降楚之秦國君臣一律不殺；其二，全軍開出咸陽，還軍霸上；其三，廢除秦法，與秦人約法三章，穩定關中人心。蕭何率一班文士立即開始書寫文告，天亮之際，約法三章的白布文告已經在咸陽紛紛張掛出來。天亮後，劉邦又帶著蕭何，親自約見了咸陽國人中的族老，倡明了自己的定秦方略與約法三章。末了，劉邦高聲說：「我所以入關中，為父老除害也！我軍不會再有所侵暴，父老們莫再恐慌！明日，我即開出咸陽，還軍霸上！待諸侯們都來了，再定規矩。」很快，咸陽城有了些許生氣，開始有人進出街市了。
這約法三章最為簡單，全部秦法盡行廢除，只約定三條規矩：其一，殺人償命；其二，鬥毆傷人治罪；其三，盜搶財貨治罪。其時之文告用語更簡單：「與父老約，法三章耳：殺人者死，傷人及盜抵罪。餘悉除去秦法。」此等處置，全然應急之策，其意只在彰顯劉邦滅秦的大義之道：入咸陽，存王族，除苛法，安民心。無論後世史家如何稱頌，約法三章在實際上都是一種極大的法治倒退，而絕非真正的從寬簡政。數年之後，劉邦的西漢王朝在親歷天下大混亂之後，幾乎悉數恢復了秦政秦法，足證「約法三章」之隨機性。
約法三章的同時，蕭何給所有的咸陽與關中官署都發下了緊急文告，明告各官署「諸吏皆案堵如故」。也就是說，要所有秦官秦吏依舊行使治民權力，以使郡縣鄉里安定。如此一來，已經佔據關中大半人口的山東人氏與老秦人眾，一時都安定了下來，紛紛給劉邦楚軍送來牛羊酒食。劉邦下令，一律不許接納百姓物事，說辭很是慷慨仁慈：「我軍佔據倉廩甚多，財貨糧草不乏。民眾苦秦久矣，劉季不能耗費百姓物力也！」於是，劉邦善政之名在關中一時流傳開來，民眾間紛紛生發出請劉邦為秦王之議。《史記．高祖本紀》描繪云：「人又益喜，唯恐沛公不為秦王。」
凡此等等，皆是關中安民之效。與後來項羽的獸行暴虐相比，劉邦的寬政安民方略頗具遠見卓識。其最直接的後續效應，是劉邦的王師義兵之名，在關中民眾中有了最初的根基。後來，當劉邦以漢王之身北進關中時，關中百姓竭誠擁戴，全力支持漢軍與項羽長期對抗，使關中變成了劉邦漢軍的堅實根基。蕭何之所以能「鎮國家，撫百姓，給餽囊，不絕糧道」，源源不絕地為漢軍提供後援，其根本原因，便是關中民眾對項羽軍的仇恨，與對漢軍的自來厚望。歷史地說，這是相對遠大的政治眼光所必然獲得的長遠社會利益。
還軍霸上數日之後，劉邦突然決斷，要抵禦項羽於函谷關外。
那夜，一個神秘的游士請見劉邦。這個游士戴著一方蒙面黑紗，個頭矮小，人頭尚在劉邦肩頭之下。矮子舉止煞有介事，步態很是周正，劉邦笑得不亦樂乎了。蒙面矮人沒笑，只一拱手道：「甘泉鯫生，見過沛公。吾所以來，欲獻長策，以報沛公保全關中之德也。」鯫者，原本雜小魚類，於人，則謂短小醜陋者也。劉邦一聽來人報號，不禁又呵呵笑了：「自認醜生，安有長策乎？」鯫生淡淡云：「人醜，其言不醜。沛公計醜人乎，計正理乎？」劉邦頓時正色，肅然求教。鯫生悠然道：「長策者，十六字也：東守函谷，無納諸侯，自王關中，後圖天下。」劉邦皺眉道：「關中力竭，子嬰不能王，我何能王耶？」鯫生道：「子嬰不能王者，秦政失人心也。沛公能王者，善政得人心也。秦富十倍於天下，地形之強，雄冠天下。在下已聞，項羽欲封章邯三將為秦王。若項羽入關，沛公必不能坐擁關中也。此時若派重兵東守函谷關，使項羽諸侯軍不能西進關內。沛公則可徵關中民眾入軍，自保關中而王，其後必得天下。方今之勢，關中民眾多聞項羽暴虐，必隨沛公也。而欲與天下爭雄，必據關中為本。沛公好自為之也！」說罷，鯫生無片刻停留，一拱手出得幕府去了。劉邦醒悟，追到帳外，已沒了人影。
此時，張良蕭何恰好皆不在軍中。劉邦反覆思忖，鯫生方略果能如願，則一舉便能立定根基。然若果真張開王號，名頭又太大，自己目下軍力實在不堪。關中民眾能成軍幾多，也實在不好說。劉邦知道，智計之士有一通病，總以民心如何如何，而將徵發成軍與真正能戰混作一團。實則大大不然，關中民眾縱能徵發數萬，形成能戰精兵也遠非一兩年事。然，鯫生之謀又確實利大無比，不能割捨，且要做便得快做，慢則失機失勢。劉邦轉悠半夜，終於決斷，先實施一半：只駐軍函谷關抵禦項羽，而暫不稱王。如此可進可退：果真扛得住項羽軍，再稱王不遲；扛不住項羽軍，總還有得說辭退路。心思一定，劉邦大為振奮，深感自己第一次單獨做出了一則重大決斷，很是有些自得。天亮之前，劉邦斷然下達了將令：樊噲、周勃兩部東進，防守函谷關，不許任何軍馬入關。
劉邦沒有料到，這個匆忙的決策很快使自己陷入了生死劫難。
倏忽之間，秋去冬來。
十一月中，項羽軍與諸侯各部軍馬四十萬隆隆南下，號為百萬大軍，經河內大道直壓關中。王離的九原軍覆滅後，項羽與諸侯聯軍連續追殺章邯的刑徒軍。此時，大咸陽正在連番政變之中，趙高殺二世，子嬰殺趙高，朝臣吏員幾次大換班，政事陷於完全癱瘓。章邯軍所有後援悉數斷絕，若再與項楚軍轉戰，勢必全軍覆沒。老將章邯慮及刑徒軍將士大多無家可歸，為國苦戰竟無了局，義憤難忍卻又萬般無奈，最後只有降楚了。而此時的項羽軍諸侯軍也正在糧草告乏之時，不欲久戰，遂在洹水之南的殷墟，達成出降受降盟約。是年仲秋，章邯三將率二十餘萬刑徒軍降楚了。
項羽接納了老范增方略，給章邯一個雍王名號，給司馬欣一個上將軍名號，令兩人率降軍為前部軍馬西進。章邯向為九卿重臣，一路說動沿途城邑之殘存官署全都歸附了項楚軍，敖倉等幾座倉廩殘兵也悉數放棄了抵禦。項羽軍對沿途倉廩大為搜刮，糧草兵器頓時壯盛了許多。大軍進至新安，眼見函谷關遙遙在望，項羽卻突然與黥布等密謀，實施了一場極其血腥的暴行——突然坑殺了二十餘萬降楚刑徒軍！
坑殺的事由很是荒誕不經：刑徒軍士卒不堪楚軍將士「奴擄使之」，遂生怨聲。有人密報了項羽，項羽立即作出了一番奇異的推定：「秦吏卒尚眾，其心不服，至關中不聽，事必危，不如擊殺之！」史書記載的最後事實是：「於是，楚軍夜擊，坑秦卒二十餘萬人新安城南。」對於多次屠城坑殺的項羽，此等大舉暴行駕輕就熟，很快便告結束。
《史記．項羽本紀》為坑殺找了一個同樣荒謬的背景理由：項羽的諸侯軍中多有當年服過徭役的軍吏士卒，當年秦軍吏卒對此等人「遇之多無狀」。是故，才有秦軍降楚後，諸侯吏卒乘戰勝