鸿门宴之后，项羽便领兵西进，进入了咸阳城，并在咸阳城中大肆屠杀，秦王子婴也被杀死，阿房宫被项羽放火焚烧，烈火延烧了三个多月，整个咸阳城几乎化为了灰烬，项羽取了秦宫的财宝，掳取了秦宫的妇女，都带回关东去了。当时有位蔡生（一说韩生），大概是秦朝的博士，去求见项羽，建议他留居关中，极言关中形势险要、土地肥沃，建都于此地，可以称霸天下。这个建议在战略上的指导思想，就是劝项羽抓住历史机遇，像秦始皇那样，再做一番统一天下的事业。以项羽当时的威望和实力而言，应该说完全有可能。孰知项羽军事上堪称奇才，政治上却是个文盲，这会儿脑子里转的念头，一是想当一个天下无敌的霸主，二是快点儿回江东去向父老炫耀。何况咸阳已被自己糟蹋成焦土一片，有啥可留恋的？于是便对蔡生说：“富贵不归故乡，如穿锦衣夜行，有谁知道？”蔡生没想到这个威震诸侯的西楚霸王，居然如此浅薄，退出后摇头叹气：“人言楚人沐猴而冠，果然如此。”这话传到项羽耳朵里，马上下令把蔡生抓回来，活活烹死。刘邦和项羽的待人之别，是显而易见的，谁比较能掌握战地民心，自是不言而喻的。
项羽作为伐秦联军的统帅，在灭秦之后，善后的处理和新体制的重建，都由他来策划。首先他给反秦联军名义上的盟主楚怀王，封了“义帝”之尊号，而实质上，仅让他管理长沙郴县一地；而项羽自己以彭城为都，挟有九郡，自称“西楚霸王”。其次，按照各人的功绩分封了18个将军及旧王族的人为王。刘邦被封为汉王，领地是巴、蜀和汉中共3郡4l县，国都为南郑（今陕西南郑）。
分封完后，项羽让大家到各自的诸侯国去就职，刘邦也只好到南郑去。项羽只分给了刘邦三万军队，后来又有一些人追随他到了南郑，但总兵力也不足十万，刘邦暂时还无法和项羽抗衡，只能坐待时机。为了消除项羽对他的猜疑，也为了防止其他王侯入汉中袭击自己，刘邦接受张良建议将通向汉中的栈道烧毁了。这样，从陈胜、吴广起义反秦到秦朝最终灭亡，长达三年之久的战乱得到了暂时的平息。
楚汉相争，一统天下
暗度陈仓，上演楚汉之争
结束了反秦斗争后，各路豪杰在一夜之间失去了共同的目标，也就失去了暂时的凝聚力，他们之间的矛盾也就开始浮现出来。项羽和范增一直在怀疑刘邦有取天下之意，虽在鸿门宴中已化解了双方的冲突，刘邦也郑重地作了声明，但项羽恐他背约，乃封他到巴蜀之地，因为此地道路险阻，不易造反，且为关中之地的一部分，刘邦于是成了汉王。项羽又将关中之地，分而为三，封给秦的三降将，意在围阻刘邦。刘邦不满意项羽的分封，心中忿忿不平，想和项羽一战，然而萧何等人安慰他说：“现在若要和项羽作战，毫无胜算，我们应先在汉中安定下来，养精蓄锐，然后才有能力和项羽争霸。”刘邦亦觉有理，就率兵到汉中去了。
当下对于项王之分封，表示不满的不只刘邦一人，因此在不到一个月之内，齐国发生内乱，又波及赵国，情势大乱，很快，齐、赵两封王就开始了与项羽的战争。项羽震怒，遂出兵北向击齐，以维持自己“霸王”的地位。
这时候的刘邦，除了拥有天时以外，并不拥有地利与人和。因为贫瘠的南郑并不能为他提供足以发动反项羽战争的物质储备，而他的军队到了贫瘠的南郑后，将士们不服南郑地方的水土，日夜思念家乡，士气低落。若再不决断的话，恐生哗变。齐国起兵反叛正好给刘邦创造了进兵的绝好机会。恰逢此时，萧何又向他推荐了未来的开国元勋韩信，萧何对刘邦说：“大王如果要争霸天下，非重用韩信不可。”韩信被封为大将后，提议立即出兵东进：“我们的将士都是山东（指函谷关以东地区）之人，现在正好可以利用他们东归回家的强烈愿望，鼓舞士气，东进之后必将建功立业。事不宜迟，应当立即进兵。”但是，要进兵也要师出有名。偏偏在这个时候，项羽杀了他们共同推举的领袖——义帝，这就给了刘邦最好的借口，他用韩信之计，攻关中三秦降将，又借口为义帝发丧，领兵东进，准备要和项羽争夺天下。
公元前206年5月，刘邦以萧何为丞相，负责管理后方巴蜀地区，自己则和韩信率大军“明修栈道、暗度陈仓”，很快便占领了整个关中。至此，长达四年的楚汉战争正式爆发。
汉王转强，霸王“断臂”
如果说受封汉王前的刘邦还是一个豪杰的话，那么受封后的刘邦就开始了向统治豪杰的王者转变的过程。公元前205年11月，趁着项羽与齐、赵激战之时，刘邦率兵出关向中原进军。从这时起，刘邦开始将各路豪杰收归麾下：河南王申阳主动投降；郑王被韩信击破，也被迫投降；西魏王豹带兵投降；殷王司马欣被击败后俘虏，一时声势浩大。同时，为瓦解敌方和巩固后方，他下令若敌方将领率万人以一郡降封为万户，又下令开放秦朝原来的苑囿园池，予民耕种。此举尽得天下民心。
但是，在初期的楚汉争霸中，刘邦的汉军明显地居于劣势，败绩连连，在大大小小的战役中，汉军每次都敌不过项羽的精锐部队，一次次地败北。好的时候还能苦撑防线，恶劣的时候只有抱头鼠窜了。在这样的情况下，刘邦似乎没有任何可以反击的机会。
刘邦在占据了洛阳后，又挥师东进，率领各路豪杰军队五十六万人东向伐楚，攻下了彭城。项羽起初并没有把刘邦放在眼里，他原打算在平定齐和赵后，再全力对付刘邦。这时听说刘邦已经占领彭城，不得不率领精兵三万急返彭城。趁刘邦设酒宴庆功之机，在清晨发动袭击。这时刘邦所率领的诸侯联军，虽然已经颇具规模，可惜这一支临时组成的军队多为乌合之众，不堪一击。而项羽却勇猛过人，麾下也兵强马壮，所以仅在一天之内便将汉军打败，刘邦率部沿谷、泅二水退逃，又被项羽追杀，被灭了十几万人。到了灵璧（现安徽宿县西北）东边的濉水又被项羽追上，又丧失十几万军队，就连濉水也被尸体堵塞了，甚至连刘邦也险些在战役中丧命。后来刘邦和几十名骑兵奋力突围，才得以逃脱。但父亲和妻子却被项羽俘虏。原来跟随刘邦的其他诸侯王见刘邦大败，纷纷叛离，先后舍他而去。
刘邦退到荥阳，陷入困境之中。但经略关中的萧何又一次救了他。萧何从关中征集了一部分人组成增援部队，派来增援刘邦，刘邦又收集了一些残兵败卒，再加上韩信也收兵前来会合，汉军才得以恢复元气、重整旗鼓。
痛定思痛，刘邦在大败于项羽后，将初出关中时的骄傲情绪放下，开始考虑如何对付强大的项羽。刘邦先是稳住阵脚，在荥阳南边击破楚军，保证了后方的稳定。两军在荥阳一带开始对峙。接着，又策反了项羽的大将英布，英布是项羽手下的一员猛将，他的反叛不仅使项羽丧失了一支重要的力量，同时由于项羽要分兵平叛，也给刘邦的正面战场减轻了压力。
当时，汉军在荥阳一带设防。为了保证军粮供应，汉军修筑甬道，从黄河上通过，到原秦的大粮仓敖仓去搬运粮食。项羽却多次侵夺汉军的甬道，使汉军粮食缺乏。粮道一断，荥阳城又被项羽围困。
刘邦无奈，只好向项羽求和，提出以荥阳为分界线，荥阳以西为汉，项羽想答应刘邦，但范增却不同意，他对项羽说：“现在正是彻底消灭汉军的好时机，如果错过这个机会，就等于放虎归山，那就会后患无穷，到时候后悔都来不及了。”于是，项羽又开始攻打荥阳。
刘邦见范增从中作梗，就采用陈平之计离间项羽和范增：等项羽派使者来劝刘邦投降时，刘邦就让人先摆出盛情招待的样子，送去精美的食品，等见了使者，又故意惊奇地说：“我们听说是亚父（指范增）的使者来了，原来是项王的使者啊。”接着就将精美的食品拿了下去，换来不好的饭食。结果使者非常生气，回去便告诉了项羽。项羽不知其中有诈，就轻易上当了，怀疑范增背叛自己，私下和刘邦交往。从此不再听范增的意见了。
范增得知了内情，勃然大怒，他对项羽说：“现在天下局势已定，大王您好自为之，自己多保重，我还是回家做一个平民百姓安度天年吧！”范增负气离开了项羽，但没有能到达彭城，就因为背上生疮病死在半途。
项羽刚愎自用、缺谋少智，逼走了范增这名谋士高参，实际上就如同自断了一条臂膀，失败已成为必然。
项羽在范增走后，尚且凭着自己强大的实力围攻荥阳。刘邦困在荥阳，唯一的希望就寄托在拥有精兵的韩信身上。此时，韩信的使者到了。刘邦以为一定是韩信发兵救援的消息，没想到打开信一看，是韩信要求刘邦给封一个假齐王的封号，这下刘邦可气坏了，大骂：“我被困在这里，日夜盼你发兵救援，你不来救，竟要自立为王……”站在旁边的张良、陈平赶紧对他耳语：“如今您正处在困境中，怎能禁止韩信称王呢？既然禁止不住，何不就势封他为齐王，好好待他，让他好好地守住齐地，不生二心，不这样，恐怕韩信就要反叛。”刘邦听了，立将怒气忍了回去，改口说：“大丈夫兴兵平定诸侯各国，要做就做真的，为什么要做假的呢？”于是派张良持诏书前往，立韩信为齐王，并调韩信的兵来打楚军。但韩信援兵迟迟不来，城内将士连日苦战、精疲力竭，加上粮绝乏食，朝不保夕。为此，刘邦焦急万分。张良、陈平本来足智多谋，此时也回天乏术。正在发愁时，中军帐中进来一将，刘邦一看，来人是将军纪信。
将军纪信建议刘邦：让自己代替刘邦假装投降，以使刘邦借机逃离。接着刘邦召来陈平，把纪信愿以死诈降一计告知。陈平听后大喜，又想出一条妙计，在刘邦耳边一说，刘邦连连称妙。
于是他们就分头行动去了。这边，项羽接到汉使送来的“降书”后，很是兴奋，忙问汉使：“你家主公何时出降？”汉使答道：“今夜就会出降。”
夜半时分，城东门突然洞开，出来一群身着甲胄的妇女，楚军正在狐疑，只听一阵娇滴滴的女声叫道：“我等妇道人家没衣没食，只好逃出求生，请将军们高抬贵手，赏我一线生机。”
楚军个个目瞪口呆，其他几个城门的守军也到这里来看热闹。趁着这个机会，刘邦带着陈平、张良、夏侯婴、樊哙等人溜出了城。
天亮时分，妇女们已走得差不多了，城内出来了一乘龙车，当中端坐一位王者。楚军一见，都以为是刘邦出降来了，赶紧入报项羽。项羽走近细看，车上那人穿的是汉王衣服，容貌却不太像。
项羽厉声问道：“你是何人，敢来冒充汉王？”车中人回答：“我乃汉将纪信。”项羽见没有抓住刘邦，大呼上当，一气之下将纪信连人带车烧成了灰。
纪信、陈平合演的这出声东击西的闹剧，保证了刘邦的指挥部及汉军主力安全撤离了荥阳。当然，也付出了相当大的代价，纪信以自己的生命作代价，向刘邦证明了自己的忠心。
鸿沟立盟，划分楚河汉界
在拿下荥阳之后，项羽又占领了成皋（今河南荥阳汜水镇）。公元前203年，刘邦集中兵力将成皋收回，然后围困荥阳。项羽回师救援，和刘邦在荥阳东北部的广武山一带形成对峙，长达数月之久。项羽自知持久战对己不利，因此急于和刘邦速战速决。
只是此时的项羽已经没有了范增这样的高参为自己出谋划策了。为了尽早结束战斗，同时迫使刘邦投降，项羽就把原先俘获的刘邦的父亲押到了两军阵前，他对刘邦说：“你如果再不投降，我就把你的父亲煮了！”
刘邦知道项羽在要挟他，干脆耍起了无赖：“我和你曾经‘约为兄弟’，所以我的父亲就是你的父亲了。你若是一定要煮了我的父亲，那就请便吧。不过，别忘了看在兄弟的情分上，给我也留一碗肉汤。”项羽听了气得七窍生烟，当场就下令将刘邦的父亲杀死。旁边的项伯赶紧劝道：“大王，现在谁能得天下还很难说，何况争天下的人都是不顾家人生死安危的，杀了他的亲人也起不到什么作用，相反倒会增加双方的仇恨。”项羽听了，只好命人将刘邦的父亲带回去。
项羽见一计不成，又生一计，他要刘邦和他单独决斗。刘邦没有上他的当，却说：“我和你只斗智，不斗勇。”接着历数项羽十大罪状：“当初我和你一同受怀王之命，说定了先入关中者在关中为王，你却违背了约定，让我在蜀汉为王，这是你的第一条罪状。你假托怀王之命，杀了宋义，而自任上将军，这是你的第二条罪状。你奉命援救了赵国，本应当回报怀王，而你却擅自劫持诸侯的军队入关，这是你的第三条罪状。怀王当初约定入关后不准烧杀掳掠，你却焚毁秦朝宫室，挖了始皇帝坟墓，私自收取秦地的财物，这是你的第四条罪状。你杀掉已经投降的秦王子婴，这是你的第五条罪状。你采用欺诈手段在新安活埋了二十万秦兵，却封赏他们的降将，这是你的第六条罪状。你把各诸侯的将领都封在好地方，却迁移赶走原来的诸侯王田市、赵歇、韩广等，使得他们的臣下为争王位而反叛，这是你的第七条罪状。你把义帝赶出彭城，自己却在那里建都，又侵夺韩王的地盘，把梁、楚之地并在一起据为己有，这是你的第八条罪状。你派人在江南秘密地杀了义帝，这是你的第九条罪状。你为人臣子却谋杀君主，杀害已经投降之人，你为政不公，不守信约，不容于天下，大逆不道，这是你的第十条罪状。我现在率领众将领来诛杀你这残忍的逆贼，何必非要和你单独决斗呢！”项羽听后，不由得七窍生烟，从身边弓箭手手中抢过箭弩，弯弓搭箭射了刘邦一箭，结果正中刘邦的胸部。刘邦大叫一声蹲下身去，捂住了自己的脚说：“项羽，你这个乱臣贼子竟然射中了我的脚趾！”刘邦因受箭伤而病倒了，张良硬请他起来出去巡行，慰劳部队，以便稳定军心，不让楚军的威势压过汉军。刘邦听从了张良的建议，带病出去巡视军营。
就这样，楚汉双方相峙10个多月，因为有关中和蜀地的支援，刘邦逐渐占了上风，而项羽则兵源缺乏，他的粮草供应又常遭到彭越的袭击，供给不足，再加上两面受敌，疲于奔命，军势渐渐衰颓，难以和汉军抗衡。公元前203年的8月，在辩士侯公的说合下，项羽和刘邦定下了停战协定：楚汉以鸿沟（今河南荥阳、中牟和开封一线）为分界线，中分天下，鸿沟以西之地为汉疆，鸿沟以东之地为楚域。从此楚河汉界，分而治之。历史上称为“鸿沟之盟”。协定达成之后，项羽将刘邦的父亲和妻儿送还。
至此，刘邦的战略地位渐渐提高了，其中功劳最大者，便是以丞相身份经营后方的萧何。在刘邦军队作战时，他不断地供应军需物资，以致刘邦在打败仗后，仍能迅速重新布置战线，抵抗项羽。其次是韩信和彭越。受过“胯下之辱”的韩信，经过萧何的推荐而任汉军大将，作战之中常发挥他卓越的军事才能，扰乱楚军。他曾率领部队平定齐国，造成项羽腹背受敌的窘况。彭越在此战役中，也不断地以游击方式攻打彭城，使项羽的军队受到牵制。
霸王别姬，汉王称帝
