武关的关势十分险要，真是“一夫守垒，万夫沉滞”。南朝人有《归魂赋》赞道：
何武关之险隘，而汉祖之英雄。
山万里而仰云雨，水百仞而写蜿虹。
若一夫而守隘，岂万众之能攻？
唐人也有《武关》诗道：
时来时去若循环，双阖平云谩锁山。
只道地教秦设险，不知天与汉为关。
贪生莫作千年计，到了都成一梦闲。
争得便如岩下水，从他兴废自潺潺。
正因为武关是荆楚通往关中的咽喉，所以楚军将士就狠下了心肠，他们决心要与秦军在此血战一场，要把雄伟的武关城楼夷为平地。楚军这时已经有十万之众，他们来到关前不远的地方扎下了营寨，沛公又根据地形将兵马摆成阵势。此时楚军士气昂扬，精神抖擞，那整齐而雄壮的队列已经填满了关前所有的沟谷和高地。军马的踢踏声和战车的滚动声，再加上劲风吹动着苍山落木，仿佛是龙吟虎啸一般；赤色的战旗和参差不齐的兵器也掩映在秋日的山岩之间，远远地看上去，宛若灿烂的云霞。
沛公站在战车上环顾四周，他看着地形就对将士们道：“真是易守难攻啊，看来我们的大军团今日还用不上。”子房道：“不知秦国是否已经增兵？不如先呐喊示威，让守关的秦军感到恐慌，这样就可以找到秦军的一些破绽。”沛公唯子房之命是遵，就吩咐曹参、樊哙、周勃等将领分头向各自的队伍传达命令，要大家看着令旗的指示一齐呐喊：“打进关中！消灭秦国！杀！杀！杀！……”成千上万人的喊杀声顿时震得山鸣谷应，将百里之内的飞禽与走兽都惊得仓皇远遁。
声音传到关上，守关的秦军看到楚军的阵势，果然吓得乱成了一团，就赶紧向关都尉报告。秦国的关都尉朱蒯听说楚国大军压境，就来到关上察看，果然看见关前塞满了黑压压的楚军，就吓得六神无主，急忙传令大家死守关门，然后立即向咸阳报告。
楚军在关下挑战，秦军不敢出来交战。沛公就想强攻武关。子房道：“现在二世已死，匈奴人又进犯北方，秦国已是顾此失彼。他们虽然向守关的将士隐瞒了真相，可是赵高杀死二世的消息很快就会传来。如果秦国的将士得知二世已死的消息，军心一定会懈怠，那时再发起进攻，武关将会不攻自破。”萧何却建议道：“不妨先派一名高明之士，名义上是去招降秦军，其实也是借此打探一下虚实。”郦食其便自告奋勇道：“若遇口舌之事，我愿前往。”沛公大喜道：“前日派去的宁昌先生，至今再无消息传来，先生一定要见机行事啊！若是贼们不降，就请你安全回来。”郦食其就答应着告辞了沛公，只身前往关上去了。
秦国将领正在关上安排防守器械，突然看到有人来了，就向关都尉报告。朱蒯到关前眺望，只见一人骑着马来到了关下，就问：“你是何人？来此何干？”郦食其声答：“我是楚国的使者，有事要与都尉大人面谈啊！”朱蒯笑道：“两国交战，只有兵刃相见，你快让刘邦前来投降，没你什么事儿！”郦食其道：“请将军打开关门放我进去，确实有重要的事情要和您商议啊！”参将杨武道：“一个遭老头儿，有什么好谈的，一箭射死算了！”朱蒯的副将吕胜道：“两国交兵，不斩来使，这是规矩。不妨放他进来，听听他说些什么，如果说的不对，再杀也不迟。”朱蒯就听从了吕胜的话，让军士启开关门，放郦食其进关。
郦食其来到关上见到了朱蒯，就道：“将军啊，二世皇帝昏庸残暴，激起了天下人的反抗，故而六国已经全部复国。可是二世皇帝对东方的战事却一概不知，这都是赵高欺上瞒下的结果啊。现在赵高又害怕二世知道事实真相而降罪，就丧心病狂地杀了二世，并且篡夺了军政大权，秦国已经在赵高的掌握之中，这些事情你们知道不知道？”朱蒯等秦国的将领听了这话，简直惊得目瞪口呆。郦食其又接着说：“你们知不知道，赵高又派使者和我家的沛公约定要平分关中，他早就把你们出卖了。沛公怕你们不知此事，才特意派我来告知诸位。请各位将军仔细考虑一下，你们是替赵高继续守关呢？还是给自己留一条后路？请答复我。”朱蒯听说二世皇帝已经死了，根本不相信，大笑道：“你这老东西，真会说笑话！二世皇帝好好的，怎么会死呢？我看你们的那个牧童楚怀王才死了呢！”朱蒯说完，就突然呵斥道：“你这老东西竟然如此胡说八道，来人！把他推出去砍了！”郦食其仰天大笑，就不慌不忙地解释道：“你们的中丞相早把二世皇帝给杀了，他只是担心你们不肯替他守关，才不让你们知道此消息罢了。不信，你们就等着，一定会有消息从咸阳传来。”朱蒯猛然就想起了宁昌前往咸阳的事，心里也知道赵高和楚军确实有一腿，想了想，就说：“二世皇帝现在如何，这不是我们妄加猜测的。而你这老东西来到关上，竟然如此胡说八道，难道就不怕死吗？我本来要烹了你，可是念在你一把年纪，就让你回去告诉刘邦，让他尽早投降，否则你们将会死无葬身之地！”郦食其道：“既然这样，就请朱将军约定交战的日期，我好回去交令。”朱蒯冷笑道：“明日决战。”郦食其就告辞出来了。
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