Năm 209 TCN, Trần Thắng khởi nghĩa chống lại nhà Tần. Sau khi Trần Thắng chết, Hạng Lương và Lưu Bang hưởng ứng. Các tướng của Trần Thắng và Hạng Lương đi đánh Tần qua làng Cao Dương quê ông mấy chục người. Lịch Dị Cơ hỏi các viên tướng thấy họ đều là những người câu nệ, tự phụ nên ông giấu mình không ra giúp.

Năm 207 TCN, Lưu Bang và Hạng Vũ cầm quân đi đánh Tần. Khi đó Lịch Dị Cơ đã ngoài 60 tuổi. Lưu Bang đi đến ngoài thành Trần Lưu nhưng chưa hạ được thành. Kỵ sĩ ở dưới cờ Lưu Bang tên là Thích là người ở trong làng Lịch Dị Cơ. Lịch sinh gặp Thích và nhờ tiến cử. Thích nói rằng Lưu Bang không thích nho sĩ và đối xử không tốt, nhưng ông nhất định không nghe. Thích làm theo.

Lưu Bang đến Cao Dương dừng lại ở nhà trạm, sai người mời Lịch sinh. Lịch sinh đến yết kiến đúng lúc Bái công đang ngồi xổm trên giường, sai hai người con gái rửa chân. Lịch sinh vào chỉ vái dài mà không lạy, nói:

Túc hạ muốn giúp Tần đánh chư hầu sao? Hay là muốn cầm đầu chư hầu đánh bại Tần?

Lưu Bang nổi giận nói:

Thằng khốn nạn! Thiên hạ đều khổ cực vì nhà Tần đã lâu rồi, cho nên chư hầu mới kéo nhau đi đánh Tần. Sao mày lại bảo tao giúp Tần đánh chư hầu?

Lịch sinh nói:

Nếu túc hạ thật tình muốn họp bè đảng, tập hợp nghĩa binh giết nhà Tần vô đạo thì không nên ngồi xổm mà tiếp bậc trưởng giả.

Lưu Bang bèn thôi không rửa chân, đứng dậy, sửa áo, mời Lịch sinh ngồi ghế trên, xin lỗi và hỏi kế hạ thành Trần Lưu. Ông nói:

Túc hạ cầm toán quân ô hợp thu một đạo binh tán loạn không đầy một vạn người mà muốn đánh thẳng vào nước Tần mạnh, đó là cái người ta nói "Sờ vào miệng hổ" đấy. Trần Lưu là nơi then chốt của thiên hạ, giao thông với bốn phía, không có gì hiểm trở, trong lúc này trong thành lại chứa nhiều thóc. Thần quen quan lệnh ở đấy, xin được phép bảo ông ta đầu hàng túc hạ. Nếu ông ta không nghe, túc hạ đem binh đánh, tôi sẽ làm nội ứng.

Lưu Bang bèn sai ông đi thuyết phục tướng giữ thành, còn mình đem quân theo. Tướng nhà Tần nghe theo lời thuyết của Lịch Dị Cơ, đầu hàng Lưu Bang, nhờ vậy Lưu Bang lấy được thóc lúa của nhà Tần để lại. Lưu Bang bèn phong Lịch Dị Cơ làm Quảng Dã quân.

Ông tiến cử em là Lịch Thương với Lưu Bang, được Lưu Bang cho làm tướng cùng đi đánh Tần.