胜利来得如此之容易，李信断定楚军已无斗志，继续分兵掠地。他命蒙恬进攻城父，自己则率军进攻鄢郢，又连续几次打败楚军，扫平了鄢郢之地。
然后，李信挥师西进，准备到城父去与蒙恬会师。
李信忽略了一件事，楚国地大物博，雄踞南方数百年，鄢郢地区更是楚国的统治中心，群众基础非常好。他表面上扫平了楚军的抵抗，却没有消灭楚军的有生力量。
事实上，楚军在将军项燕的率领下，早已经化整为零，隐藏在偏僻的山区。等到李信大军离去，项燕便悄悄收拢部队，利用楚人对地形的熟知，尾随其后，一口气追了三天三夜。
趁着李信没有防备，项燕突然发动夜袭。数十万楚军将十万秦军团团围住，很快突破了秦军的防御，连续攻破两座大营，杀死了秦军七名都尉。
李信倒也临危不乱，指挥残余的秦军拼死杀出一条血路，突出重围逃回了秦国。
李信一退，蒙恬独力难支，也只好主动撤退。二十万人攻楚，落得个徒劳无功，铩羽而归。
嬴政知道自己错了，把李信臭骂了一通，然后亲自跑到频阳去见王翦，当面道歉：“寡人没有听从您的意见，李信果然丧师辱国，责任全在寡人。现在楚军在项燕的率领下，气势大振，叫嚣着要西进武关，攻克咸阳。您虽然身体不好，难道忍心撇下寡人不管吗？”