为了极大地限制刘邦的势力，项羽极力地裁减刘邦军队的人数。不久，张良买通了项伯，并让项伯从中周旋。这样，项羽才勉强同意刘邦率领三万士兵与萧何、张良等人前去巴蜀。就这样，刘邦忍辱负重地到达了巴蜀，成为汉王。途中，刘邦听从了张良的建议，烧毁了栈道，以表示自己绝对不再东进，从而让项羽和关中诸王放松对自己的警惕之心。
事实很快证明，项羽的分王措施是极其不恰当的，各地的诸侯再次发动叛乱。齐将田荣没有得到任何的赏赐，对项羽非常不满，并首先起兵反抗项羽。田荣联合彭越，共调集了数万兵马。田荣先打败了齐王田都，然后南进杀死了胶东王田市，并率军西进杀死了济北王田安。然后，田荣吞并了三齐的封地，自称齐王。随后田荣用齐王之名，任命彭越为将军，并命令彭越在梁地向项羽发起进攻。
刘邦进入汉中以后，马上整顿军纪，扩充军队，壮大实力，并积极储备军需用品，全面为进军关中做准备。此时，刘邦很重要的一个决定是任命韩信为大将军。担任大将军之职后，韩信开始为进军关中积极地谋划起来。韩信首先建议刘邦还定三秦。韩信指出，三个秦王章邯、董翳、司马欣带领几十万秦朝士兵投降楚，但大部分人被坑杀了。但是章邯、董翳、司马欣三个人不但没有被杀，反而被封为王。于是，关中百姓非常憎恨这三个人，绝对不会再次支持他们了。但是汉王进入武关和关中，不准侵扰百姓，并约法三章。因此，您的仁慈已经深入民心了。关中父老都对您没有被封为关中王而气愤不已，早就盼望您进军关中了。所以，只要您率军东进。就可以凭借一檄文书平定三秦。”刘邦听完韩信的分析，觉得合情合理，就完全接受了韩信的建议，还与韩信有一种相见恨晚的感觉。
刘邦为迷惑敌人，命人修理被毁坏的栈道。事实上，刘邦则率军从南郑出发，途径险隘的故道，一路上望风披靡。刘邦等人很快抵达了陈仓，并对陈仓发动突然袭击，不久就攻克了陈仓。此时，章邯也意识到情况不妙，马上征调军队前往陈仓。樊哙则率军猛烈攻击章邯的军队，并打败了章邯。
章邯觉得情况对自己十分不利，就兵分两路向废丘和好畤撤退。汉军则兵分两路前去追击，曹参追击章平。双方在好畤城南展开激战，章平战败，并退守好畤城等待救援。不久，汉军就开始围攻好畤城。正当汉军围攻好畤的时候，司马欣派手下将军赵贲率兵支援废丘，董翳军也急速赶往泾水地区。章邯得到援军以后，就率军沿渭水向西进发。不久，章邯与汉军在壤乡（今陕西武功东南）附近地区展开激战。经过这些战役，三秦军大败，章邯只好带领残兵败将再次退守废丘。
当汉军与三秦军大战时，曹参留周勃军等人对好畤围攻，自己则立即率所有部下前往迎击三秦军；击破三秦军后，复又转向好畤。此时，樊哙军也转进到好畤与曹参等部会师。韩信率军到达以后，统一指挥对好畤的围攻之战。樊哙率军率先登城以后，汉军其他各部也纷纷登上好畤城。章平见无法继续作战，只能被迫撤出好畤城。然后，章平带领残兵向北地撤退。就这样，汉军攻占了好畤城。
随后，曹参让樊哙率部攻打废丘，并从自己的所属部队中抽出一部分攻打咸阳。雍军中驻守咸阳的赵贲和内史保等部率军迎战曹参。曹参击败了他们并攻占了咸阳，随后进驻景陵。前来支援废丘的塞王司马欣派主力反攻曹参驻守的景陵。双方展开激战，曹参获胜。章平等人率兵向西节节败退，曹参率军乘胜追击。章平得到章邯及翟王所派援兵的支援以后，在漆地反击汉军。汉军的处境很艰难，甚至到了力不能支的局面。在这万分危急的时刻，周勃率援军赶到漆地。周勃军从北面进攻漆地，一举击败了章平、姚印的军队。随后，周勃又向西平定了汧陇，并攻下了克郿和频阳，然后就率军加入废丘的围攻战中。
当时，灌婴率军攻打塞国都城栎阳，塞王司马欣派主力支援雍军但失败了。而且，司马欣因为备战不足，也无心应战，最终投降了汉军。不久，靳歙率军打败了陇西方面的雍军，并平定了陇西的所属各县。
随后，郦商率军打败了雍军将领周类驻守的乌氏、旬邑、泥阳等地。不久，郦商又带兵平定了了北地郡所管辖的各县。而且，郦商在攻下北地郡的时候，还俘虏了雍军将领章平。
汉军兵分多路向关中进发，不久汉军就到达上郡。而翟王董翳不敌汉军，于是投降汉军。这样，三秦属地基本被汉军平定了。于是，汉军转而集中围攻废丘。雍王章邯退守废丘以后，就率军拼命抵抗，致使汉军久久攻不下废丘。这时，汉军在关中已经取得了诸多胜利。于是，刘邦觉得眼下要紧的就是挥军东进。然而，又需要留下大量军队继续围攻雍国都城废丘。为避免发生意外，刘邦很快调整了军队部署策略。刘邦命韩信率领强大的主力军队继续围攻废丘，而刘邦自己则率领部分军队出关扩大胜利。
公元前205年6月，废丘城攻守战已经持续了十个多月，韩信认为章邯雍军十分顽强，不采取某些特殊措施就无法攻下废丘。而东进的汉军也面临严重的困难，甚至全军覆没。于是，刘邦就率军回到了刚刚攻占的塞国都城栎阳，而废丘城仍然属于章邯管辖。刘邦与韩信商量之后，决定用渭水灌城，以此来结束废丘之战，进一步巩固关中的根据地。刘邦命令樊哙挖开渭水河堤，引水冲击城垣。很快，废丘城墙倒塌，汉军趁机攻入城中。章邯见汉兵进城来势凶猛，就自杀了。于是，汉军就攻下了废丘，雍国属地也全部被汉军平定了。至此，关中地区已经全部被汉军控制了。
这样，仅仅在刘邦被迫进入汉中四个月之后，刘邦就如愿以偿地成了关中王。
汉王斗智
刘邦还定三秦之后，就开始了与项羽长达四年的楚汉之争。这时，彭越被齐王田荣任命为将军，正在梁地反击项羽。于是，项羽面临两面受敌的困境。项羽就采取先灭齐后灭汉的方针，继续攻齐。因此，项羽的主力被牵制在齐地。刘邦迅速抓住这一战机，亲自率军由函谷关出陕县（今河南三门峡市西）向东进发。不久，河南王申阳、韩王郑昌被迫投降，魏王豹率军归附刘邦。随后，刘邦俘虏殷王司马门，并很快占领了今河南及山西中、南部广大地区。
公元前205年4月，刘邦趁齐、楚两军激战之时，在洛阳以项羽杀死楚怀王为借口，号召各地诸侯为怀王报仇而讨伐项羽。随后，刘邦率五国联军一举攻占了楚国都城彭城。于是，项羽留部将继续攻打齐，自己率精兵三万迅速南下。然后，项羽趁刘邦沉醉在胜利中毫无防备的时候，以少胜多，大败汉军，并夺回了彭城。刘邦仅率数十骑冲出包围，逃回荥阳（今河南荥阳东北古荥镇）。
各地诸侯见刘邦战败，都竞相投靠了楚军。刘邦则一方面争取英布的支持，并重用韩信、彭越等人，联合所有的反楚力量；另一方面则利用荥阳、成皋（今河南荥阳西北汜水镇）有利的地势，分兵扼守险要的地方，以争取时间，壮大实力，伺机再战。不久，萧何征得的关中兵补充了刘邦的军队，韩信也率援军赶到。于是，汉军在荥阳东大败楚军。随后，楚汉双方在荥阳、成皋一带相持不下，并在广武形成对峙局面。广武位于黄河南岸，地处荥阳和成皋之间，是个小的台地，因此被称为广武山。
刘邦凭借险要的地势固守，加上敖仓之粮的不断接济，因此固守城池并不出战。但是，楚军则远途作战，军队补给线较长，粮草运输困难。加上彭越在楚军后方叛乱，因此，楚军的粮草供应更是难上加难，致使楚军中怨言四起。
于是，项羽想尽快和刘邦一决胜负。项羽下令将刘邦的父亲刘太公绑到阵前，并大声喊道：“如果刘邦不尽快过来决战，我就把刘太公烹杀了。”刘邦听到以后，心里又气又急。刘邦无奈，把心一横，并回答道：“我和项羽曾共约为兄弟，我的父亲不也是你的父亲吗？如果你想烹杀我们的父亲，也请分一杯羹给我吧！”项羽大怒，马上下令要烹杀了太公。这时，项伯劝解道：“刘邦想夺取天下，而夺取天下的人是不会顾及亲人的。所以刘邦才不会在意父亲的死活。因此，就算我们杀了刘太公，也不会有什么好处，更何况杀人父母有可能会激起很多的反抗。”项羽也不想破坏自己的英雄形象，就接受了项伯的建议。
无奈之下，项羽就从正面向刘邦挑战了。项羽派使者向刘邦下了战书：“最近几年以来，天下一直动荡不安，纷争不断，民众饿殍遍地，这都是由于我们两人的争战。因此，我建议我们两人按照楚人古代尚武的精神，进行单打独斗来决定胜负。这样，就不会让天下人为我们遭受颠沛流离的痛苦了！”显然，凭个人勇武的本领，刘邦根本打不过项羽。所以，刘邦绝对不会中计，只是笑着要使者回去传话：“我崇尚智斗，而不是武斗！”
只是，项羽也不相信刘邦会出来和自己单挑。于是，项羽派出三个死士，轻装到达荥阳城前向刘邦挑战，并嘲笑汉军有其主必有其臣，都是一帮废物。为了鼓舞全军士气，刘邦派出一名来自楼烦的骑射手骑马出城。这名骑射手在飞奔中用箭射死了楚军的三位死士。项羽知道后，暴跳如雷。于是，项羽亲自穿盔戴甲，手持兵器站到荥阳城外向刘邦挑战。楼烦勇士又骑马奔出，打算射死项羽。项羽怒目而视，大声呵斥骑射手，喊声震耳欲聋，使听到的人闻风丧胆。因此，楼烦勇士就不敢瞄准项羽，双手发抖，无法掌握弓箭。于是，楼烦勇士只好马上退回城中，再也不敢出城挑战了。
刘邦听说项羽来到了两军阵前，就登高来看，恰好项羽也看见了刘邦。项羽就大声喊到：“刘老四，我要直接和你谈话。”然而，刘邦却默不作声。项羽接着说：“我们相隔很远，不方便说话。况且，我知道你是因为怕我的勇猛才不敢和我当面说话。明天早晨我们一起到广武涧，隔着山涧说话吧。有山涧阻隔，我也伤害不了你。如果你不敢来，就让全天下的人都来嘲笑你吧。”这时，刘邦身边的谋士陈涓小声地对刘邦说：“大王不要答应他的要求。”但刘邦被惹怒了，就回答说：“好啊，就按你说的办，明天我们广武涧见。”项羽又说：“希望你能按时去，千万不要不守信用啊。”项羽说完就带兵回营了。
刘邦刚刚回到大营，陈涓就对刘邦说：“项羽是怕您一直守城而不出战，才以和您说话为名骗你出去。项羽肯定心怀不轨，您千万不要去啊。”刘邦就笑着说：“广武涧有一万丈之深，项羽是不可能飞过山涧而伤害我的。况且，我已经列出了项羽的十大罪状，早就想和他谈了。现在项羽有这样的打算，我也可以顺应天意教训他啊。”
第二天早上，刘邦胆大又潇洒，而且没有穿盔甲，只穿着便服和全副武装的项羽隔广武涧隘相见。刘邦大声地说：“项羽听着，像你这样昏庸无道的人，怎么有资格向我单挑呢？你犯下了十大罪状，现在我要代表天下控诉你！第一，你背弃当初楚怀王与我们的约定，不但没有让我做关中王，还把我派到汉中，说明你不守信用；第二，你出于自私的目的，杀害了卿子冠军宋义，说明你犯上作乱；第三，你解除赵国邯郸之围，完成任务以后并没有酬谢怀王，而且你私自逼迫诸侯军队进入关中，犯了无视君主、欺瞒诸侯王的罪；第四，你放火烧毁了秦国宫室，挖掘秦始皇的坟墓，独自吞占公共财产，说明你不仁不义；第五，秦人子婴已经投降，却仍然被你杀死，这说明你不顾礼法；第六，你以欺骗的手段在新安坑杀了二十万秦国子弟兵，这说明你暴虐而且言而无信；第七，你自己占据最好的封地，将各国旧主流放到其他地区，这说明你自私自利；第八，你将楚怀王流放到偏远地区，还占领了韩王领地，并私自占领梁、楚的富饶之地，这说明你犯下了违背公义的罪孽；第九，你派人暗中杀害了怀王，这让全天下的人都憎恨你；第十，你掌管天下却处事不公，而且你不讲信用，不被天下人认可，可以说是大逆不道，罪大恶极。现在我率领起义军，号召天下诸侯共同征讨你这个恶贼。英布这种刑余之人都痛恨你的行为，并公然讨伐你。所以，你又有什么资格向我挑战呢？”
刘邦骂得是痛快淋漓，但他万万没有想到项羽竟然会偷袭他。
刘邦称帝
刘邦在广武涧痛骂项羽，越骂越神气。不料，项羽早已命令手下的弓箭手伺机偷袭刘邦。突然楚军飞弩射来，刘邦应声倒下。虽然和楚军相隔很远，但刘邦仍然被击断好几根肋骨。刘邦马上警觉起来，意识到自己受了重伤，胸前一阵剧痛袭来，但不想让项羽知道自己受了重伤。于是刘邦使出吃奶的力气大声喊道：“蛮子射中了我的脚趾头。”身后的护卫军马上飞快前来，并将刘邦救到城中。
在这段时间内，韩信已经彻底平定了齐国，向刘邦提出要当齐王，刘邦马上就答应了。刘邦还派张良持印绶代替自己前往齐国，正式赐封韩信为齐王，封彭越为将军，并命他们马上出兵南下攻打楚国。
项羽听到龙且被杀以后，也派盱台人武涉前去说服韩信，劝韩信联楚背汉，以便与楚汉三分天下。韩信却非常坦白地对武涉说：“我当年为项羽做事，也只不过是个郎中而已，只是一名执戟的护卫。因此，我说的话不受重视，建议也得不到采纳，我不得不背离楚王而投奔汉王。现在，汉王授我上将军印绶，并分给我数万军队，还将他的衣服赐给我，和我分享他的餐食。而且，汉王对我言听计从，让我能够尽情发挥才能，也得到了今天的地位，这是何等大的恩情呀！因此，对汉王的情意，我至死都不会改变。对项王的好意，我只能言谢了。”
此时，汉军粮草充裕，士气大盛；楚军则士气低落，粮草濒临断绝。这时，刘邦又封英布为淮南王，命英布在楚地夹击项羽。然后，刘邦让燕人派骑兵作战，这一切都表明刘邦已完全占有了汉中、关中、赵、魏、代、齐、燕等地。
为了能够救回父亲太公，刘邦派侯公去游说项羽。刘邦说想和项羽共享天下，并约定鸿沟以西属于汉，鸿沟以东属于楚。项羽同意了，并放了刘邦的家眷，然后率军罢兵东归了。但是，刘邦却马上派兵追击项羽，最终在垓下围攻了项羽。韩信使用四面楚歌的计谋，迫使项羽在乌江自尽而死。垓下之役结束以后，刘邦命令各诸侯返回各自的封地，等待论功行赏。然后，刘邦班师凯旋。
汉王五年正月，各个诸侯都来到了洛阳，萧何也率领关中的士兵前来会合。一切安排妥当之后，刘邦召集所有诸候来分封疆土，诸侯们与群臣都站在阶下等候封赏。刘邦赐封韩信为楚王，统辖淮北地区，都城为下邳。刘邦赐封原魏国相国、出身大盗的彭越为梁王，统辖魏国故地，都城为定陶。而且，刘邦还宣布大赦天下。
这时，刘邦已经是全国的统领了。然而，刘邦只是分封了韩信、彭越、张耳、英布等将领，并没有马上分封其他诸侯。这样一来，各诸侯和功臣们因为名分不定，愈加紧张了。刘邦觉得天下局势尚未彻底稳定，分封事宜要从长计议。为了尽快稳定政权，各个诸侯及各军将领联名奏请刘邦登基为帝。
