章邯从东阿退到城阳，心情十分沉痛，就想整军再战。李由道：“现在楚寇获胜，士气正旺，我们应该避其锐气。此处城小粮缺，怕也坚持不了几天，应该做别的打算。”章邯道：“将军有何良策？”李由道：“东郡城高濠阔，又是粮草的囤积之地，若能据守，定能与叛军长期周旋，况且叛军远道而来，粮草一定供给不上，时日长了，他们就会露出破绽，那时将军再召集各路兵马，出奇制胜，就能战败项梁。”章邯沉吟道：“李将军果然高见，可我担心大军到了东郡，楚军西进怎么办？”李由道：“以前周文绕开荥阳西进，是因为秦国没有防备，现在您的军队驻守在东郡，函谷关也有大军守卫，项梁怎敢西进？您若不放心，我可以去三川防守，只要挡住了项梁，您就尽快想办法破他，我军就可以反败为胜。”章邯听了李由的计策，心里很是高兴，就留下偏将高素守城阳，然后和李由连夜出城，一个去了三川，一个去了东郡。
项羽和刘邦在东门屯驻，次日探马报告说西门和北门有车马碾过的痕迹。项羽就命人打探，才知道李由和章邯都已离去。项羽就派刘邦攻城，自己坚守大营。刘邦来到城下，高素死守不战。楚军只有骑兵，一时夺不下城池。项羽十分恼火，就亲自来到城下喊话：“投降的免死，如若顽抗，城破之后，全部活埋！”秦军已经听说项羽在襄邑埋过秦军，军士都非常害怕，就想出城投降。高素就吓唬他们道：“你们的妻儿老小都在关中，如果出降，家人的性命难保。”军士们就齐心协力地守城。项羽见秦军不投降，心中大怒，即刻下令赶制攻城器械。
次日，项羽亲自指挥攻城，楚军将士奋勇争先，将云梯带到城下冒矢攻城。樊哙的表现很是突出，第一个爬上了城头。高素前来交战，樊哙舞动大钺，一钺砍倒他，又杀退了秦军，然后下到城中打开了城门，楚军一涌进城。项羽来到城中，下令把所有俘虏的秦军集中起来，约有两千多人，就令英布押到城外挖坑活埋。忽然有人上前劝道：“项梁将军仗义灭秦，如果擅行杀戮，就和残暴的秦