既得莫邪刀相助，嬴政以为第二次伐楚的时机已经成熟。此时，孙膑已带着女儿孙虞归降秦国。嬴政早已听闻孙膑之名，又知他在楚多年，对伐楚大有裨益，引以为座上之宾。不久，王翦率六十万大军挥师楚境，孙膑父女随军出征。
王翦占领楚国平舆后便按兵不动，构筑坚垒，意欲在汝水以西固守。项燕则将大部分兵力集中在汝水以东、郢都以西，等待秦军进攻。但王翦深知，汝水乃是一道天堑，白起之败，皆因孤军深入，腹背受敌，是以拒不出战。这日，王翦正在军帐思索计策，士兵突然闯进帐内，报告道：“白将军与王副将现已归营。”王翦立即跟随士兵去到营中校场，果然见白起王龁二人到来，他二人在汝水漂流多时，又在林中跋涉许久，皆是蓬头垢面，衣衫褴褛，格外消瘦。
待白起休养多日，终于渐渐恢复往日神采。一日，白起换了戎装，准备去校场查看，王翦突然来到帐内。白起笑着问：“王将军有何事？”王翦说：“主公知道白将军命不该绝，特为你送来绝世神兵。”说罢，示意身后士兵呈上一长窄木盒，白起打开来看，正是莫邪刀。王翦说：“这莫邪刀乃是**金英所铸，以人血淬炼而成，能夺阴阳之气为己所用。”白起随即谢过王翦，他与项羽一战，丢失敛金锏，正愁无兵刃可用。嬴政本将莫邪刀赐予了王翦，但他自觉年事已高，又见白起平安归来，以为将刀让与白起才是最佳选择。
这日，王翦、白起、孙膑等人正在军帐商议攻楚事宜，突然察觉帐幕上有人影闪过，白起立即提刀奔出，大声喝道：“何人在此偷听！”只见他眼前站着一个女子，正是孙虞。孙膑坐着轮椅，见到女儿，分外惊恐。孙虞说：“我并未偷听，只是恰巧路过。”白起自然不信，王翦解释道：“白将军莫慌，这是孙先生的爱女孙虞小姐。”见王翦如是说，白起便不再多言。待王白二人离去，孙膑将女儿拉到僻静之处，斥责道：“你这是找死！若是王将军追究下来，死罪难逃。”孙虞说：“我真的并非有意，只是刚好路过而已。”孙膑正色道：“不论有意无意，你千万安分呆在营中，绝不可向楚军泄密。”孙膑担心女儿会向项羽泄露军情，果然，他担心的事情发生了。虽然孙虞确非存心偷听，但当天晚上，她悄悄离开了秦营。
话分两头，却说楚哀王见秦军压境，格外担忧，只想早日了结战事。但项燕决定以逸待劳，秦军远征，若久攻不克，粮草定然难以为继。不久前，王翦果然派了一支部队前来郢都滋扰，虽未损一兵一卒，但哀王惊惧不已，责怪项燕怯战，几度派人催他主动进攻。项燕派人回复说，若是越过汝水，将失尽地利，胜负难料。但哀王以为，若是放任秦军不理，势必损害楚军士气，秦军若有奇着，楚军恐怕难以招架。项燕无奈，只好兵分两路，他与廉颇率主力部队从正面进攻，项羽则同刘邦率兵至棠溪，从北面进攻。
此次出征，刘邦决定让韩信一同前往。出征当日，韩信在北城门再次见到了项羽，项羽早已记不得他，但他却从没忘记自己所受的屈辱。刘邦替二人相互引荐之时，项羽率先抱拳行礼，韩信一脸不快，不愿与他多说一句，但也不想失了礼节，遂拱手示意道：“久仰项将军大名。”项羽本不善于察言观色，以为韩信为私事困扰，是以并不在意。刘邦知道韩信并非真心问好，他虽对项燕心生怨恨，却并不想将这种情绪转嫁于项羽。去往棠溪途中，刘邦在马上低声对韩信说：“我知道你痛恨他，但三军之中，切莫起了内讧。”韩信精通兵道，自然明白这个道理，便说：“主公尽管放心，我自能掌握分寸。”随后，楚军尝试数次反击，但均无法攻破秦军防线，遂命两军在汝水东岸安营扎寨。秦军亦不恋战，与楚军隔河僵持。
项羽到达棠溪不久，孙虞便乘马来到军营，将白起并未阵亡的消息告知了他。孙虞说：“我必须走了，若是引起秦人猜疑，恐怕自身难保。”项羽担心道：“如今兵荒马乱，你可千万小心。”孙虞随后乘马离去，张良立于帐门，看着她的背影，若有所思。晚间，张良去到刘邦帐中，说道：“我有一计，可报大司马枉死之仇。”随后，张良详述了如何除掉项燕的计策。在刘邦心中，父亲枉死、小姁落胎之事，逐渐让他失去了对楚国的归属感，除了哀王，项燕也是这两件事的直接原因。刘邦说：“既然他项燕丝毫不念同僚之情，我刘邦也无须顾忌甚多。”在韩信心中，若能杀了项燕，也算是一雪胯下之耻。
当晚，孙虞回到秦营，匆匆换下戎装。孙膑躲在暗处，将一切都瞧在眼里，他知道无法阻难女儿，便思索着如何将功赎罪，否则在秦国也将无立身之地。第二日夜间，王翦正在军帐沉思，突然帐顶一声裂帛之音，迅疾射下一支短箭，钉在案上。王翦应声追出帐外，那人早已隐入黑暗。他立即回帐查看，只见箭头扎着一张字条。
半月后，王翦差人邀孙膑前去商议战术。孙虞在一旁听得格外清楚，孙膑前脚刚走，她便一路尾随。当王翦等人商议结束，孙虞便匆匆乘马赶到楚营，她对项羽说：“秦军的真正目的是棠溪，王翦派人滋扰郢都守军，只是为了牵制楚军主力，如今白起大军早已开拔，你们最好尽快回撤，南下求援。”果然，秦军兵分两路，王翦率军与项燕正面冲突，白起则向棠溪进军。项羽立即回撤至棠溪，同时派人知会项燕。项燕早已察觉王翦并无战意，随即让廉颇坚守郢都，自己北上支援。
项羽在棠溪严阵以待，数日后果然见到秦军先锋部队来袭，但白起所率主力并未现身，不禁有些担忧。项燕北上途中，王翦立即率兵追赶，项燕并不想与之交战，加快了行军速度。但两日后，楚军遭遇南下的白起大军。原来白起只是派了极少数兵马去往棠溪，早已在行军途中调转方向南下。此时前有白起，后有王翦，项燕幡然知晓秦军的真正意图是夹击自己。项燕北上只带了半数兵马，而秦军几乎倾巢而出，在巨大的兵力差距之下，楚军仅仅支撑了三天。项燕虽然勇猛，但终于耗尽精力。白起提着莫邪刀向他袭来，抡刀横扫，项燕后退数步避开。白起趁势紧贴，挺刀直刺。项燕横刀格挡，莫邪刀的前后两刃正好咬住他的刀刃，白起转动刀柄，项燕握刀不住，只好弃刀防身。白起步步紧逼，项燕终于招架不住，莫邪刀“呲”的一声刺进他的胸口，顿时毙命。
项羽已在棠溪严守多日，始终不见秦军主力，只好派探子南下前往项燕驻地查看。探子尚未归来，便有项燕残部数人前来求援。项燕残部说：“项将军在北上中途遭遇秦军夹击，敌众我寡，几乎全军覆没。”项羽顿时震怒，立刻和刘邦率兵前往救援。当刘项部队赶到，秦军早已撤离，汝水河畔满地尸骸，军旗坠地，残刀折戟，染尽鲜血。见到项燕躺在远处，项羽立即下马跑过去，抱起他的尸体，悲痛难当。他以左臂夹住项燕的尸体，右手紧握寒月刃，内心彻底被仇恨与愤怒吞没。
回了棠溪，项羽始终不明白，为何项燕北上会在王翦与白起的预料之中。他对刘邦说：“定是秦人骗了虞姬。”刘邦叹道：“想不到秦人如此狡诈。”其实秦人没有骗孙虞，只是刘邦依张良之计，在孙虞第一次来楚营之后，便派韩信夜袭秦营，将孙虞与项羽的关系告知了王翦。因有前车之鉴，王翦意识到孙虞极有可能泄密，便前来质问孙膑。孙膑也不否认，但他以为可以将计就计，众人刻意让孙虞偷听到虚假的作战计划。项羽果然深信不疑，以致项燕以身殉国。
这日，刘邦独自一人去到军营外的山头，看着山下的楚国风光。他曾以为，项燕之死，意味着自己与楚国的彻底决裂。但事实是，他无法真正同楚国划清界线，因为他的父亲是楚人，他的母亲是楚人，他的未婚妻，也是楚人。项燕死前，他不曾犹豫过，但项燕死后，他开始后悔了。项燕之死，并没有改变他悲惨的过去，也没有带给他更加光明的未来。伴随项燕一同殉国的，还有将近一半的楚国士兵，项燕虽然自私，但终究是楚国的一道藩篱，他真的会眼看着秦国将大片的楚地收归己有吗？也许，楚国不是他项家的楚国，也不是他刘邦的楚国，而是所有楚人的楚国。
秦军依靠孙膑之计策大获全胜，但王翦以为，孙虞却是真的泄露军情，便要治罪。孙膑求情道：“小女的确有罪，但若不是她，恐怕项羽也不会中计，还望王将军手下留情。”王翦并不松口，一旁的副将司马错说道：“末将以为，孙先生说得在理，孙先生来秦不足一月，主公便让他随军出征，自然是因为孙先生真心为秦，如今战事未了，王将军切莫自断一臂。”司马错的言外之意，是嬴政充分信任孙膑。王翦知道司马错是内宫守将，与嬴政也有私交，这番话定然是嬴政的意思。但司马错毕竟只是一介副将，他始终躬身抱拳，等候王翦定夺。王翦说：“既然主公爱才，本将也无话可说，但孙先生作为兵家圣手，必然知道令嫒的作为有多危险。”孙膑恭敬道：“多谢王将军开恩，孙某日后定会严加管教。”
待众人散去，孙膑匆匆追上司马错，对他说：“多谢司马将军替孙某求情。”司马错认真地说：“汝水一战，全凭孙先生妙计，孙先生不必客气，方才那番话，也是主公的意思，我不过奉命行事。”见司马错如是说，他终于宽心，回到帐中，狠狠地训了孙虞一番。
项燕死后，王白二将率秦军一鼓作气，进攻棠溪。项羽急于为祖父报仇，想留在棠溪交战。这时，军帐外走来一个青年，正是张良。张良跟随刘邦在楚营已久，但他几乎从不露面，是以少有人见过他。但这却并非他与项羽的初次见面，因为项羽已经认出了他，他正是道士太玄。见项羽有些诧异，刘邦介绍说：“这位是我的至交，张子房，有运筹帷幄、决胜千里之才。”张良向项羽行礼致意，随后说：“如今我军遭受重创，士气低落，不宜恋战，还是先行撤回郢都，从长计议为妙。”道理项羽自然明白，此时秦军势猛，若是刘项大军在此受挫，郢都便是秦国的囊中之物，楚国被灭也只是时间问题。最后，刘项二人决定且战且退，与郢都守军汇合，再觅重夺棠溪良机。楚军撤退后，秦军迅速占领棠溪。
此后，郢都两面受敌，只剩刘项二人苦苦支撑。不同的是，项羽一心抗秦，伺机夺回丢失的城池，而刘邦则陷于自我身份认可的漩涡之中。