在安顿好这些投降官员后，刘邦便派出使者前往咸阳劝降秦王子婴。
实际上，当秦王子婴接到蓝田战败的消息后，便已经知道自己根本无力挽救秦国了。毕竟，在义军已经杀入关中，而朝廷又迟迟无法征召到军队的情况下，继续坚守咸阳城已经成了无谓的抵抗，非但无法扭转秦国的灭亡，恐怕还会给城中百姓带来灾祸。
因此，当得知刘邦大军已经抵达咸阳城外，而朝中群臣百官纷纷投降的消息后，秦王子婴面对刘邦派来的招降使者，为了保全秦都咸阳和城中百姓，当即便同意了投降。
按照古礼，秦王子婴命人将自己和妻子、儿子用绳子绑缚起来，乘坐着由白马拉着的车，身着死者葬礼所穿的白色装束，手捧着皇帝的玉玺符节，带领着仅剩的官员，沿着轵道前往刘邦军营投降。
途中，子婴思绪飘荡，喃喃道，“当年齐王建出降，恐怕也如今日之模样吧！”想到此处，这位在位仅四十六天的秦王，已是满脸泪痕。
秦朝至此灭亡，国祚仅十五年。
子婴投降之后，樊哙等武将提议将其处死，但刘邦认为这么做不妥，毕竟此时关中形势还不稳定，如果贸然杀死子婴必然会导致人心惶惶，于是将子婴交给了随行人员看管。
接受子婴投降后，刘邦开始以关中王自居，一方面命夏侯婴等人继续带兵平定关中其余不愿归降地区，另一方面命人带兵驻守函谷关，意图将项羽等诸侯阻挡在函谷关以外。
部署完这一切，刘邦这才带着军队进入咸阳，虽然咸阳并未经历战火，但当秦都百姓们见到军队进城，还是免不了一阵慌乱，大街上顿时人仰马翻。而看着巍峨的秦都宫殿和繁华的街市，被晃花了眼睛的当义军将士们在短暂的愣神之后，便有不少人开始趁乱抢掠金银财物，有人带头自然就有人跟随，一时间义军将士顿时乱作一团。
眼见如此，刘邦担心引发城内暴乱，连忙命人制止乱兵，而他自己却忍不住好奇心，趁着将领们收拢兵士的间隙，跑到秦宫去东张西望。看着华丽的宫室，气派的摆设，成堆的金银珠宝，猎狗骏马，珍奇玩物，还有一群群的美女，不觉眼花缭乱，飘飘然起来，一边走一边看，顿时便有些流连忘返。
看着几个行色慌张一路小跑的美女，刘邦当即便来了兴趣，追上前去拥着那几个不敢反抗的美女的便进了胡亥的寝宫，往龙床上一躺，便进入了温柔乡。
然而，还不等刘邦干什么，宫殿大门便猛地被人踹开，一声巨响过后，那几个美女顿时被吓的花容失色，就连刘邦也被吓的坐了起来。
大门敞开，只见一员猛将满脸怒色步入内殿，大声说道，“沛公是想取天下，还是想当富家翁？这些奢华之物，正是秦亡的祸根，难道您也要留恋于此吗？”
刘邦见闯进来的是自己的妻妹夫兼爱将，也颇有些无可奈何，他知道凭樊哙是想不到这么深远的，只是不知道是张良还是萧何找他前来劝谏。不过，既然不是外人，刘邦便也用不着客气，一顿臭骂便将樊哙赶了出去。
不过被樊哙这么一闹，刘邦也是兴致全无，便将身边的几个美女也都赶了出去，那几个美女如蒙大赦，一溜烟的功夫便跑了个干干净净，刘邦这才重新躺回龙床，长吁了一口气。
那几个女子刚刚出去，张良等人便出现在了门口，又是对刘邦好一阵劝谏。
刘邦看着几人，没好气的说道，“打了这么久的仗，我就不能放松放松？”
话虽如此，刘邦还是起身下床，向着门口走去，路过几人身旁时，斜眼看了几人一眼，吐槽道，“这想做个昏君也不容易啊！”
出了宫殿，刘邦下令将皇宫府库全部封存，又命人传令各部，所有将士全部退回霸上。
与忙着放松和搜刮钱财的刘邦等义军将士不同，一直以来都在负责后勤事务的萧何，进入咸阳之后，对于那些金银财物和美女却是视而不见，反而带着人马一路横冲直撞的奔向了秦丞相府和御史府，到了门口便命人守住四处，严禁任何人随意出入。
之后，萧何才带着忠实可靠之人入内查看，对秦朝有关国家户籍、地形、法令等对于治国理政有重大帮助的图书档案进行逐一清查，分门别类、登记造册，全部收藏了起来，好留待日后查用。
当萧何带人将这些无价之宝运回灞上时，不仅全军上下对此佩服无比，就连得知消息的刘邦也是感慨万千，叹道，“萧何果然是异才，不枉我提拔他一场。”而萧何所收藏的这些律令图书档案，使得刘邦对天下的关塞险要、户口多寡、强弱形势、风俗民情等等都能做到了如指掌，而这些都在日后的“楚汉争霸”中发挥了关键作用。
此时秦朝虽亡，但关中未定，且诸侯入关在即，刘邦明白此时最为重要的，便是稳定和争取关中民心。
于是，刘邦率军返回灞上后，便命人将关中各县父老、豪杰全部召集起来，对他们说道，“咱们关中百姓也是深受秦朝严刑苛法之苦，动辄便要族灭、要弃市，关中百姓也是苦不堪言呐！”
说到地处，刘邦顿了一顿，扫视了一眼众人，继续说道，“我与诸侯有约在先，先入关中者王之，如今我已然入关，成为关中王那是迟早的事。在此，我与大家约定，除了杀人者处死、伤人者抵罪和盗窃者判刑之外，其余秦朝的繁律苛法一概废除，各级官吏也都依照原职留任，继续治理地方。”
听了刘邦此话，原本还在担心不已的父老、豪杰们这才放下心来，纷纷表示将拥护刘邦出任关中王。在父老、豪杰们返乡之后，刘邦又派出大批人员，前往各县各乡宣传“约法三章”，使得关中百姓人尽皆知。
秦朝律法本就严苛，而在秦二世统治时期，又大力推行“轻罪重判”，即便是早已习惯秦法的关中百姓，对于秦二世的暴政也早已不满，如今刘邦废除了这些严刑苛法，立即便获得了关中百姓们的一致拥戴，百姓们甚至争先恐后用牛羊酒食慰劳义军将士，原本还有的零星抵抗也就此彻底熄灭。