二世二年九月，河东河内援军和王离军一部抵达白马、濮阳一带，秘密渡过黄河，与章邯军汇合，秦军军势大振。得到增援的章邯军主力，由濮阳向定陶方向秘密运动，夜晚突袭项梁军大营，定陶城内的秦军也呼应出击。项梁军对于河内、河北秦军的调动完全没有察觉，措手不及，被秦军击溃，项梁也被秦军杀死。
定陶之战后，秦末之乱的战事，又进入新的局面。秦与六国的主战场，由黄河以南转移到黄河以北，史家称之为河北战场。