此时的沛公，正在从宛城向武关的进军途中。他知道，自己与项羽已经进入了争分夺秒的关键时刻。宛城劝降为他争取了时间，壮大了声势，这个经验值得复制。
公元前207年八月，沛公兵临武关(今陕西商洛市丹凤县)，这是关中地区四大门户中的南大门。
之前，周章是拿下东大门函谷关后，进入戏水受阻而败。如今，沛公只要攻克武关，挺进关中便水到渠成了。
但是，武关这扇大门不是那么容易打开的。
武关位于陕西省商洛市丹凤县东武关河的北岸，与函谷关、萧关、大散关成为“秦之四塞”。它建立在峡谷间一座较为平坦的高地上，北依高峻的少习山，南濒险要。关城周长1.5公里，城墙用土筑，略成方形。这里地势险要，易守难攻。
沛公到武关门外时，章邯已经投降了项羽。项羽许诺封章邯为雍王封为，让他领着二十万秦军为先导，从东边向咸阳进发。
时间非常紧迫，要想抢在项羽之前进入关中，决不能把时间耗在武关这里。
沛公决定两条腿走路。
一条腿是加紧筹备攻城器具，做好攻城准备，争取尽早拿下武关；另一条腿则是派魏国人甯昌秘密潜入咸阳，试图劝说赵高投降。
沛公为此开出了优厚的条件，只要杀了秦二世，开武关迎接楚军，沛公愿意将“关中王”的领土分割给赵高，共同享受荣华富贵。
甯昌见到了赵高，将沛公的意思转达给了赵高。彼时，谁都看得出，秦帝国大势已去，赵高当然知道，他必须为自己的后路着想。沛公开出的条件非常丰厚，赵高没有理由拒绝，但他还想博一下。
于是，赵高一面敷衍甯昌，谎称愿意投降，一面加紧解决绊脚石。这个最后的绊脚石便是秦二世胡亥。
为了测试朝中文武大臣的态度。赵高使人给皇宫进献一只漂亮的鹿，然后故意称这只鹿是一匹好马。
二世听了觉得好笑，便对赵高说：“丞相弄错了吧，怎么把鹿说成马呢？”
赵高有意坚持，反而说是二世弄错了。他对二世说：“这明明是马呀，不信你问问大家。”
二世转身问近侍：“这究竟是鹿是马？”
赵高在朝廷上专横惯了，这么简单的事，有意弄错，必定有其用意。
许多人唯唯诺诺，不置对错，有人坚称丞相说的没错，只有极少数人认同二世的说法，指出这就是一只鹿。
二世哪里知道其中奥秘，只道是自己神志混乱。
当晚，二世在夜里梦见有白虎咬死了他的左骖马，觉得很奇怪，便召唤太卜解梦，经太卜计算，回答说是泾河水神在作怪，此乃不祥之兆。
赵高装作惊慌的样子，劝谏二世，赶紧离开咸阳皇宫，暂且搬到北郊的望夷宫避一下风头。
二世对老师的话言听计从，乖乖地搬到望夷宫去了。在望夷宫，二世举行斋戒仪式，沉了四匹白马，用以祭祀泾河水神。
支开秦二世后，赵高立马对敢于在朝廷上指鹿为鹿的人逮捕起来治罪。这样，朝堂之上，只剩下听命于赵高的人了。
不巧的是，就在望夷宫举行斋戒仪式的时候，有人把楚军前锋抵达武关的消息告诉了二世，二世震惊不已，便派使者去斥责赵高。
赵高十分害怕，他找来女婿咸阳令阎乐还有弟弟郎中令赵成，暗中商量对策。
赵高对二人说：“如今形势紧急，皇帝不听劝告，可能会追究我们的责任。我打算先发制人废了他，否则我们赵家难逃灭族的厄运。”
三人经过商量，由咸阳令阎乐带领咸阳兵，以皇宫出现盗贼的名义，闯入宫中。郎中令赵成作为内应，配合捉拿并杀死秦二世。
于是阎乐征集一千多名官兵冲进望夷宫，他们沿途见人就砍，惊慌失措的秦二世临时组织侍卫保护自己。由于寡不敌众，侍卫都不敢反抗，反而四散逃命。
二世身边仅剩下一位宦官陪同，他流着眼泪对宦官说：“为什么不早点跟我说，以至于到了这个地步？”
宦官回答：“我就是不敢说才能活到今天，要是早说的话，哪里还能活到今天！”
这时阎乐走到二世面前，列举了二世的罪状，让他自杀。
二世不甘心就这样死，他不相信赵高会想杀自己，所以和阎乐商量：“我还能见丞相一面吗？”阎乐摇摇头，拒绝了他的请求。
秦二世还不死心：“我不当皇帝了，只要给我一个郡，让我称王，可以吗？”
阎乐还是拒绝。
于是秦二世再退一步：“让我当个万户侯总可以吧？”
阎乐开始不耐烦了。
秦二世再退一步：“让我和老婆孩子降为普通百姓总可以吧，只求能活着就行。”
阎乐回答说：“我受丞相之命，为天下诛暴君。足下虽然话多，我却不敢禀报丞相。”
在阎乐逼迫下，尽管秦二世一万个不愿意，也只能自杀结束自己荒唐的一生。
可怜这个做了三年皇位的短命皇帝死时年仅23岁。
秦二世死后，赵高起初还想取而代之，自立为帝。他故意在群臣面前佩戴皇帝的玉玺招摇，希望有人推举自己，但试探的结果很让赵高失望。
于是赵高便弄来一个皇室成员叫子婴的，据说是某个秦王子。他一边把子婴扶上帝位，自己在后面实际控制大局；另一边暗中派人向沛公求和，愿意割地给沛公，希望沛公能兑现“分王关中”的承诺。
但不知什么原因，赵高与沛公的和谈竟然没了下文。
甯昌迟迟未归，沛公等不及了，他下令对武关发起攻击。
沛公的攻势奈何不了武关的秦军。在武关面前，沛公屡屡受挫，一筹莫展。
原先寄望两条腿走路，总有一条是适合的，但现在两条腿都迈不开步子了。