巨鹿之战和彭城之战，是项羽指挥的着名战例，其作战艺术在这两次作战中得以充分展现。
巨鹿之战发生在公元前207年～前206年。赵地的反秦武装被秦军围困在巨鹿一带。项羽斩宋义后，见援赵诸军都不敢与秦军作战，遂遣英布、蒲将军领兵2万，渡河救巨鹿，初战胜利。项羽乘势领本部5万兵渡河，把战船全部沉毁，炊具全部打破，庐舍全部烧掉，每人只带3天的干粮，以示全军不获大胜，一人也不打算生还。楚军呼声动天，无不以一当十，屡败秦军，最后俘获20万秦军的主将王离，杀其副将苏角。巨鹿之围得解，原来持观望态度的援赵诸军都服属项羽。项羽率本部与诸军从南北两边夹击章邯统领的秦军，在三户津(今河北磁县西南)、汗水(漳河支流，今已涸绝)连破秦军，逼迫章邯率军请降。这一战，项羽运用置之死地而后生的原则，充分鼓动楚军将、士杀敌的豪情，实现对秦军主力的全歼，为推翻秦王朝立下第一奇功。
彭城之战发生在公元前205年。这年三月，汉王刘邦联合项羽分封的诸侯，合兵56万，东向伐楚。这时项羽正率主力在齐地与田横作战，汉军乘机攻占楚都彭城。项羽闻知汉军伐楚，留诸将继续在齐地作战，自己带领3万精兵，南向从鲁(今山东曲阜)经鱼陵(今山东鱼台东南)奔赴彭城。楚军进抵彭城时，先向西以迅雷不及掩耳之势收复萧县，切断汉军西归之路。凌晨东向猛攻汉军，直至彭城，激战到中午，大破汉军。汉军先向北败溃，被楚军逼入彭城东北的谷水、泗水，死10余万人。汉军余部向南退入山中，被楚军追击到灵璧东边的唯水上，又被射杀、淹死10余万人。楚军形成数道包围圈，把刘邦团团围住，意图生擒。幸遇大风骤起，沙石飞扬，刘邦总算趁乱率数十骑乘机逃遁。这一战，项羽率兵远程奔袭近千里，先取萧县断敌归路，再选择凌晨发起进攻，战法巧妙，战机选择得极好。而汉军进入彭城后，每日宴饮，做梦也想不到楚军会来得如此快速。项羽以3万精兵攻敌数十万，夺回失地，歼敌20余万，创造了中国战争史上以少胜多的奇迹。
项羽精于作战艺术，《汉书·艺文志》把他归入兵形势家。兵形势家的特点是：“雷动风举，后发”而先至。离合背向，变化无常，以轻疾制敌者也。”用以概括项羽的作战艺术，相当准确。但项羽在战争策略和阶段性战略的制定方面显得目光短浅，又不注意用将策略和发展后方，导致其最终由优势变劣势，由主动变被动，以致兵败身亡。