为了防御匈奴南下，秦朝把原燕、赵、秦长城连为一体，修筑西起陇西的临洮、东至辽东的万里长城。另外，为保证军队的快速调遣及后勤物资供给，秦始皇还从内地迁徙居民三万多户到河套地区屯垦。

公元前210年，秦始皇在巡游途中病死于沙丘，秦二世胡亥即位。公元前209年，天下大乱，陈胜、吴广在大泽乡揭竿而起，天下群起响应。陈胜吴广攻占秦朝重镇陈，建立“张楚”政权，秦将章邯率军镇压，击败陈胜吴广。

公元前208年，章邯与王离合兵攻打赵国，围巨鹿，赵王向各诸侯求援。项羽率楚军数万北上救援，巨鹿之战爆发。经过激战，项羽生擒王离，迫降章邯。巨鹿之战以少胜多大败秦军，加速了秦朝的灭亡，项羽也一战成名，确立了在各路诸侯中的领导地位。

在项羽进行巨鹿之战时，刘邦率军快速西进，绕道南阳盆地，破武关，先项羽一步攻入关中。公元前207年，秦王子婴向刘邦投降，秦朝灭亡。