率军直扑雍丘，周勃则率军从西边攻击张邑、卷县，最后也赶到雍丘。刘季、项籍与李由在雍丘城下进行了一场大战。这一次双方都没有用巧，硬碰硬地厮杀。项籍的战斗力得到充分发挥，秦军大败，李由被杀，曹参也俘虏了一名秦军军侯。
击破了秦军主力，刘季、项籍立即分兵攻略周围各县，主力围攻外黄，周勃则一直略地到启封。
应该说，这一场以救援临济为起点的军事行动还是很成功的。虽然战役的主要目的救援魏王咎的目的没有达成，但项梁重创了秦军主力章邯部，迫使其采取守势；包围了商业重镇定陶，特别是雍丘大捷，斩杀了秦三川郡守李由。大梁周围的形势因此一变。
但祸福相倚。临济开城后，章邯留下围攻临济的部队全数北上濮阳，章邯的力量得到加强，而项梁似乎对这一动向掉以轻心。部将宋义对此提出了批评，他对项梁道：“战胜而将骄卒惰者败。今卒少惰矣，秦兵日益，臣为君畏之。”
不知出于什么考虑，项梁对宋义的话没有放在心上，他让宋义再次出使齐国，请齐国出兵共击秦军。宋义在前往齐国的途中遇上齐国派来的使者高陵君田显。宋义对田显道：“臣论武信君军必败。公徐行即免死，疾行则及祸。”
而最终的结果验证了宋义的看法。