赵贲带领秦军逃出西门，过汜水来到成皋。关都尉魏杰听说郡守大人来了，急忙出来迎接。赵贲来到关上对魏杰道：“贼势猖獗，我亲自到洛阳调兵，你一定要坚守成皋，给你十天期限，假如在十天内你把城关丢了，我就砍你的头！”魏杰接受了命令。成皋，本是古时的东虢国，春秋时郑国建邑，又名虎牢；春秋时期的郑国、战国时期的han国，皆为重地。今荥阳市汜水镇西北有成皋故城。陈万卿所著《荥阳先贤年谱》魏联奎篇，有关于民国初年黄河冲毁汜水土地的记载，成皋故城即毁于此。
赵贲安排好了，就来到洛阳。洛阳是三川郡的郡府，储存着大量的粮食。从前章邯来到这里后又新修了瓮城，新修的城墙又高又大，十分坚固，因此洛阳城是楚军到达函谷关的必经之地，能否攻克洛阳将是楚军面临的最大挑战。
赵贲到了洛阳，立刻主持大局，他召集部下道：“牧童楚怀王派两路军攻秦，一路北侵，一路西犯。西犯的刘邦企图要打到函谷关下，他们大都是一些悍夫刁民、亡命之徒，竟然一路到了荥阳，这真是奇耻大辱！我已经下令死守成皋，现在你们赶快从附近再抽调一些兵马，我必须在十天之内增援成皋，一定要击退叛军。”郡丞听了这话叹气道：“贼势猖獗，既是李由将军也不能抵挡，况且现在无军可派。还是请将军立即向朝廷报告，请求增派大军。成皋是形胜之地，只要深沟高垒，固守待援，叛军将无法逾越。等的时间长了，他们粮尽，将会不战自退，到那时将军再率各路援军倾巢出动，就能活捉刘邦。”赵贲听了郡丞的建议，就只好先向咸阳报告。
快马来到咸阳，把三川郡的形势详细向赵高作了汇报。赵高就把官吏打发回去，再把军情压下来不向二世报告。不仅如此，他还一个劲地说山东很安宁来哄骗二世。这时二世对赵高又十分宠幸，经常言听计从，这无疑都是因为在沙丘的那场惊天谋划。两年多来，二世始终把赵高视为心腹，总认为没有赵高就没有他的现在。可是赵高独揽政权以后，他的权利欲更是无止境地膨胀，他排除异己的变态心理也更加肆无忌惮，他完全可以和前代的易牙、竖貂之流相提并论。虽然赵高是一个大阴谋家，可是他的智商并不低，相反他大脑清楚，老谋深算，如同一个狡猾的狐狸一样时时把控着时局。赵高越是到关键时刻，就越是表现出惊人的理性和阴谋家必备的鬼才。当他从使者那里了解到了山东的形势后，就认真地分析起来，他权衡利弊，最终做出了一个惊人的决定：就是无论如何也要让赵贲和杨熊守住洛阳城，决不能让刘邦占领这座城池。他心里十分清楚：如果洛阳失了，就意味着三川郡的陷落和整个中原地区的沦陷。如此一来，秦国的东方屏障——函谷关就直接暴露在了叛军的打击之下。函谷关是山东通往关中的咽喉，如果函谷关再度失去，秦国就不堪设想啦，因此固守洛阳城就是目前秦国的重中之重。
赵高想好后，就决定让前番在战场上失利的赵贲重新组织一支强大的军队，于是申奏二世，说是还要赦免一批工匠，再征集一些壮丁，要到山东去抵挡盗贼，加强城市的守卫，还要输送一批物资到山东，把洛阳变成三川郡最强大的军事据点，用来威慑盗贼。二世就听从了他的建议，很快地组建起了一支十万人的军队，由鲁范率领，前往三川作战。
赵贲得到这些增援部队后，就让韩蒙守卫洛阳，自己率兵赶往成皋，准备和刘邦一决高下。这日赵贲率领大队人马走到半道的时候，忽然有一支败兵从前方逃了回来。等走近一看，原来正是把守成皋的魏杰。赵贲见他十分狼狈，就问是怎么回事。魏杰见是郡守大人，竟然吓得滚鞍落马，然后跪在地上气喘吁吁地报告：“赵大人，成皋……成皋，已经丢啦！”赵贲大吃一惊，就问是怎么回事。魏杰答道：“刘邦诡计多端，他扬言要去攻打巩县，却从汜水的上游渡河。我怕贼们截断后路，就带兵去救京县。可是万万没有想到，刘邦却用调虎离山之计，骗我离开成皋，他却率兵偷袭了成皋，因此城关失了啊！”赵贲听说成皋已失，勃然大怒，跳下马来纠住魏杰的衣领吼道：“你还算得上是虎？我看你就是一头猪！让你坚守十天，为何十天不到就把关城丢了？”喝令将魏杰就地正法。魏杰大叫冤枉。一会儿就斩首了。其余的将士吓得魂不附体。都尉郭凤皱眉道：“成皋已失，叛军就会马上到达，不如退守洛阳城。洛阳是三川的根本，只要能守住，叛军就不会到达函谷关。”赵贲抬头长长地出了一口气，只好返回洛阳布阵。
赵贲来到城中，郭凤又向他建议道：“如果叛军到来，就会在东面的平地上展开厮杀，这样就能更好地发挥大军团作战的优势，我们应该提前在城外扎成一个大阵营，以逸待劳。”赵贲就让郭凤率领七千步兵，三千骑兵来到城外结营布阵。
几天后的一个早晨，天还没有亮，黑沉沉的洛阳上空就已经布满了战争的阴云。富有作战经验的秦军将领已经打探到有一支强大的军队正向这里开来，仿佛一切有生命的东西都在尽量躲避这场难以想象的即将到来的可怕的灾难，所以那些飞禽走兽都已经隐形遁迹，尽量地躲到了远远的地方。果然刘邦的大军此时正在向洛阳进发，他们挟着楚人的威武，挟着完成诛灭秦国的伟大使命，他们从成皋出发，路经巩县向洛阳而来。沛公心想这次进军一定不能让秦军们发现，要尽可能地靠近城门，然后发起总攻，尽可能来个突然袭击。可是秦国的哨探却以最快的速度向郡守报告了这一消息，恰好此时秦国的新军部队也已经赶到了洛阳。郡守赵贲看到战胜楚军有了希望，就尽快部署好部队，就派出了一支两万人的新军生力军来到郭凤的大营后摆阵助战，并且要让郭凤在东部战场来个先发制人，主动出击，给楚军一个有力的打击，千万不能让他们逾越城东大营。
楚军西进以来，还没有遇到过特别大的战斗，可是今天攻打洛阳，却是一场前所未有的鏖战。这时郭凤的三千名骑兵已经在阵地的最前面列成了整齐的冲阵，后面排列着二万名刚刚从关中调来的新军战士，把那七千名正规军就安排在左右两翼，随时接应前沿阵地。而新军战士都是第一次作战，所以未免有点激动。可是正因为是第一次作战，还不知道战场的惨烈，所以个个都表现出一副无所畏惧的样子。
时间不大，楚军就到达了洛阳。沛公见敌人有所准备，就将人马列成阵势。两军对圆。郭凤先发制人，命令秦军先发起冲锋。秦军的三千骑兵首先与楚军冲锋在先的骑兵相遇，双方顿时展开了殊死的拼杀。时间不大，就听见四处都是震耳欲聋的喊杀声。秦国的骑兵和楚国的骑兵进行了第一回合的较量，双方杀得难分难解，结果打了个平手，双方很快就让骑兵撤出了战斗。随后两方的步兵就相遇了，可是当楚军冲进秦军的阵地时，才发现秦军的战斗力非常弱，还没有杀上几个回合，秦军就抵挡不住了，郭凤就让两翼的正规军参战。楚军见此就发起了更加猛烈的进攻，战场上到处都是矛和盾的撞击声，铁甲和铁甲的摩擦声，刀剑的相互砍剁声，军士的喊杀声，被杀者的哀鸣声，各种声音汇织成了一片嘈杂的钝响，这在广阔的平原上演绎出来一曲悲壮的战歌，这就是华夏民族在漫长的历史长河中，进行的又一次光明与黑暗、进步与落后、正义与邪恶的对决，也是一场充满了正能量和英雄主义的慷慨悲壮、气吞山河的大较量。
郡守赵贲站在城楼上远远地望见了前方的战斗情况，他很难分辨清双方的军队。他虽然让郡尉在城中保留了一个正规军团，这个军团是用来保底的，但更多的是抱着迎接郭凤凯旋的念头。可是他仔细地观察了一阵后，才发现自己犯了一个极大的错误：就是郭凤率领的二万名新军很快地就被楚军杀散了，秦军在数量上显然比不上楚军，可是楚军好像要比秦军强好几倍，除了三千骑兵和七千步兵能与楚军较量外，新军步兵似乎根本就不是楚军的对手。他越看情况越不妙，就急忙传令鲁范率领他提前准备好的一万名正规军立即增援郭凤。鲁范听到了进军令，立刻率领军士从城门杀了出来。鲁范全身披挂，一马当先，率领这群如狼似虎的秦军奔向了广阔的战场，双方的军士就如同是两条莽暴的激流，狂卷过后汹涌地交织在了一起，战场上再次发出了震耳欲聋的钝响。郭凤看到了郡守的增援部队，顿时信心大增，便指挥秦军继续战斗。
这时号角齐鸣，战鼓隆隆，双方的领军主将、副将、参将都带领着各自的队伍，从战场的每一个角落一起杀向了对方，双方杀得难分难解。激战了一个时辰后，突然洛阳城头吹起了收兵的号角。原来秦军郡守赵贲担心他的这一万多保底的正规军可能会在战斗中遭受重创，不得不下达了收兵的号令。可是就在秦军向城中撤退的过程中，聪明的楚军统帅刘邦，见机会难得，就下令了全体进军的号令，将士们就乘势掩杀过去，他们要给敌人一个重创，所以秦军伤亡惨重起来。当楚军追到城下时，厚重的城门就关闭了。
楚军追到城下后，郦食其通过观察，道：“敌人可能又是从关中送来的工匠，没有作战经验，我估计所有的正规军加起来也不会超过两万人，而我军也有三四万人，从人数上占绝对优势，况且兵法上有‘倍则围之’的话。现在应该把洛阳的东、南、北三面围起来攻打，只留下西门，这样敌人就只考虑逃命的事情，而不会拿出百倍的勇气作战啦。如果相持的时间一长，敌人可能就会弃城而逃。”沛公沉思良久，便同意了郦食其的建议，然后分派了攻城的部署，将兵马分成三部分。
沛公也加入了战斗，他亲自率领樊哙、周勃攻东门，曹参攻北门，灌婴、郦商攻南门。命令下达后，三路楚军就像的三团烈火一般向城下席卷而去。那些腾空竖起的云梯如同登天的梯子，架在了洛阳城的城墙上面，将士们就发出了惊天动地的呐喊：“冲啊！为了早日打进关中，消灭残暴的秦国！前进！杀呀！……”远看那些攀爬云梯的军士就如同是蚂蚁爬在了悬崖的青藤之上。
秦军也奋起了抵抗，他们不停地推倒云梯，再向下投掷石块、檑木和飞镖，而攻城的楚军如同潮水一般，一拨接一拨向城下涌来，大地在呻吟，死神也在每一处战场上降临。三路楚军在各自将领的率领下，战了两个时辰，密如飞蝗的流箭在天空中飞过，双方的士兵随时随地倒下了。可是从城上打下来的坚硬的石块和滚圆的檑木却把楚军的头盔、铠甲给打破、碰碎了，有的石头把楚军击昏甚至打死在地上。眼看楚军的队伍逐渐地变得混乱起来了，各路督战的楚军将领就声嘶力竭般地呼叫：“大家要顶住，不可混乱！杀啊！”前沿的楚军多次遭到了秦军的猛烈攻击，他们不得不向后退却，更为可怕的是，前面的人把后面的人挤翻，又踏着倒下的尸体向后退却，将领们也没有办法制止这种局面了。
洛阳东门的战斗最为惨烈，沛公看到楚军逐渐抵挡不住了，就问左右怎么办。郦食其在情急之下，就让沛公命令军士们把盾牌拼在一起，举在头上，组成了一个伞盖似的方阵，用它来抵挡从城头上扔下来的各种攻击物。楚军就在这种伞盖的掩护下，士兵们就组成了一个非常庞大的长方形阵势，将士们冒着镖林矢雨慢慢向城门逼近。躲在盾牌下面的军士只听见有无数的石块和箭镞撞落在了盾牌上面，击打着盾面发出了震耳欲聋的声响，这种阵势就发挥了强大的作用，它保护了下面的军士，使大家免受伤害。沛公见军士们组成的盾牌阵一步步地向城门逼近，悬着的心才放了下来。
等盾牌阵刚好开到城门跟前时，前方突然亮出了一根硕大无比的粗大圆木，原来这是一个临时做成的简易撞车。这根木头是用绳索绑在一个大支架上，支架的下方安装了轮轴和木轮。为了不让敌人发现它，楚军用盾牌遮得严严实实。当撞车开到城门下时，就发挥了巨大的威力。撞车对着深红色的大城门，如同发怒的公牛看见了挑逗它的红色布片一般，用抵角横冲直撞。高大厚实的门板就发出了轰隆、轰隆的巨响，门缝和门框上，堆积了多年的陈土老埃就被震落了下来，跟前的军士直呛得干咳不停。
眼看郦食其的办法就要成功，谁料城头上急得满头大汗的郡守赵贲却大声嚷嚷道：“要是城门被捣破，洛阳就完了啊！”说完就立即命令数十名大力士抬来十几块大石头，他们在同伴的掩护下，就将大石头抛掷下来，楚军的盾牌阵被砸开了一个大缺口。秦军的射手紧接着就向缺口里密集地射箭，撑盾牌的楚兵倒下去了。那个大缺口就如同一个恶性肿瘤，在慢慢向外延伸扩散，以致于越来越大，最后盾牌阵终于垮了。赵贲和秦国的将领见此情景，愈加振奋，就在城头上大声鼓励士气，还亲自向下继续抛掷石块和飞镖。一会儿，盾牌阵终于被粉碎了，那根硕大无比的撞木也淹没在了箭矢火海之中，城门保住了。
进攻北门的楚军在曹参的指挥下，向守城的秦军发起了猛烈的攻势，双方士兵从一开始就激烈地拼杀起来，战斗持续了一个时辰后，楚军的弓箭手就把城上的秦军射死了一大片。此时曹参的步兵队长徐伊看到城墙上有一处空缺，就立即带头顺着云梯爬了上去。徐伊在前面舍生忘死地为身后的战友开辟攀登的道路。可是万万没有想到，秦军看见了他，就一起来到女墙前死死地封锁了云梯和城堞衔接的地方。当徐伊的头刚刚露出女墙时，就被抛出的石块击中了，顿时仰面掉下去摔死了。随后秦军又用大石头猛砸云梯，云梯也被石头砸断了，下面跟着攀爬的楚军也重重地摔了下去，他们一个个死的死伤的伤。
曹参看到这一情景，心中如同刀割，他忽然发现有一员秦将如同一头猛兽一般，抱起石头就往下投掷。曹参异常愤怒，亲自张弓搭箭，一箭射去，秦将立刻翻身倒下。谁料身后又跃出了一员将领，继续指挥战斗。
在南门，灌婴和郦商指挥攻城，也因为秦军过于猛烈，楚军根本攻不上去，许多士兵都倒下了。二人看到此情景，心里很是着急，就一起商议。郦商坚持让灌婴留下指挥，他要亲自去攻城。灌婴没有办法，只好同意了。郦商于是亲冒矢石向城下攻去，他来到城壕边，从地上扶起一把云梯，架过壕沟冲了过去，然后将云梯竖在城墙上开始攀爬，一边爬一边传令让下面的箭手做掩护。可是秦军从上面不停地抛下重击物，郦商就用盾牌顶着艰难地爬行。秦军看见无法阻止郦商，就往云梯上浇洒鱼油，然后点燃云梯。郦商无法上去，只好退了下来。正因为秦军将士如此不要命地反抗，再加上郡守在第一线指挥，郡尉也参加了战斗，楚军最终也没有攻下城池。如此血腥的战斗整整持续到了天黑，战斗才宣告结束。等到楚军全部撤下来时，大家都已经疲惫不堪了。
等楚军们吃过晚饭后，夜已经深了，就在洛阳城东的一片开阔之地上扎营休息。白天的喧嚣已经过去，沛公就在大帐里召集将领们商议军务。大家你一言我一语地说了一阵，最后萧何提议道：“眼下我们应该联络子房先生，若是和韩军一道进攻洛阳，就一定能够打败秦军。”沛公听了萧何的话，沉思半晌，认为这个办法不错，就再次派出一名特使，让他赶往颍川和子房先生取得联系。
赵贲见楚军无法获胜，顿时信心大增，就立即派人去通知东郡的杨熊，请他尽快起兵，从后面进攻楚军，一定要将刘邦围歼在洛阳城下。特使就向东郡赶来。杨熊得知沛公攻打洛阳受挫，简直高兴极了，就以袁央、杨春、潘龙、金丑父四将为前部，即刻起兵南下，向洛阳杀奔而来。河内郡的郡守窦先也率军前来增援。
洛阳城下，有一天，郡尉韩蒙到城外巡逻时抓到了沛公派往颍川的那名特使，就押来见郡守，还从身上搜出了沛公写给张良的信。赵贲才知道沛公的联韩计划，就对部众道：“洛阳的东南面有座轘辕山，山上有个轘辕关，是三川通往颍川的咽喉，刘邦联韩一定要通过那个关口，只要我们守住此关口，叛军的联韩计划就会破产，更何况杨熊将军和河内郡守窦先已经在南下的路上，十多天后他们就会到达洛阳，朝廷又从函谷关抽调了一万名甲士。各路兵马不久就会全部到达。那是我们前后夹击，刘邦必将死无葬身之地！”郭凤又自告奋勇道：“赵大人，若是再派一军去加强轘辕关的守卫，关门就会牢不可破！”郡守认为此计可行，就问谁去助守。郭凤朗声道：“末将愿往！”赵贲大喜，就立即派他前往。