就在项羽领兵东进，攻打彭越的时候，刘邦又带着军队到了成皋和荥阳一线。此时项羽除了他自己能领兵以外，已经没有大将可以任用了，没有办法，只好又亲自带兵回师荥阳。
到荥阳的第二天，项羽就带着士兵们向荥阳发动了猛烈进攻。汉兵们见项羽亲自指挥军队，斗志很快彻底崩溃了，纷纷放下武器投降。项羽攻下了荥阳，活捉了周苛、枞公。项羽对周苛说：“你投降吧，我封你为大将军，食俸三万户。”
周苛骂道：“你不投降汉王，还要我投降你？”他始终不从，于是项羽把他丢到了大锅里，烧水煮死了，并把枞公也杀了。
荥阳混战结束了，虽然表面上是项羽得胜。可是从此以后，项羽几乎成了真正的孤家寡人。钟离昧和周殷因为项羽的多疑，再也没有得到重用；范增因为项羽的怀疑，病死在东去彭城的路上。
荥阳混战之后，刘邦带着几十个随从一路往成皋逃去。他们一边逃，一边聚集从荥阳逃出来的士兵。
刘邦逃出荥阳，到了关中，立刻组织兵力，准备到荥阳和项羽大战一场。这时，一个姓袁的书生向刘邦建议道：“大王，我们和项羽在荥阳对峙已经不是一两年的事情了。从汉楚开战到现在，我们已经在荥阳坚持了好几年。这几年里，我们常常被项羽围在城里不能出来，吃尽了苦头。我们和项羽正面交锋是不能胜利的，所以只能想办法，把项羽支开。现在，大王可以带兵从武关出去，到南宛（今河南省南阳市）去。项羽看见大王去南宛，一定会带着军队追过去。大王就在南宛高垒深沟，不要和项羽开战。这样就可以让成皋和荥阳的战况暂时得到缓解。我们驻守那里的士兵也可以缓一口气啊！然后，大王再派韩信和张耳在河北（黄河以北，并非今天的河北省）攻下赵地，把燕国和齐国也攻打下来。项羽见赵、燕和齐被韩信攻下来，一定又会带着军队去解围的。到时候，大王再带着军队从南宛到荥阳也不迟。这样我们的士兵不但可以得到充分的休息，还可以让项羽东西不能两顾，必定疲惫。项羽需要守卫的地方多了，兵力就会分散。我们还愁不能打败他吗？”
刘邦听到袁生的高论，大喜道：“我将来一定重用你。”于是，刘邦按照袁生的建议，带着军队从武关到了南宛。刘邦一边行军，一边和黥布一起沿途招收士兵。
项羽得知刘邦已经带着军队到了南宛，就带着军队追击而去。到了南宛，项羽派人挑战，刘邦紧闭城门，不和他正面接触。两军在南宛相持着。就在这时，彭越又在东方率兵渡过黄河，进攻东阿（今山东省东阿县）。守备东阿的楚将是薛公和项声。
项声和薛公不是善于用兵的人，根本就无法抵抗彭越的军队。彭越很快就攻破了东阿，杀了薛公。项声在城破之时，骑着马逃跑了。这时的项羽实在是分身乏术，因为整个楚军中除了他自己以外，已经没有可以带兵打仗的将领了。这种局面的形成和项羽多疑的性格有很大的关系。因为多疑，项羽不再任用钟离昧和周殷，范增也死了。其他的将领都是项家的人，而这些人根本就不是带兵的料。
项羽听说彭越已经攻破了东阿，薛公也兵败被杀了，大怒，立刻带着军队从南宛往粱地去攻打彭越了。项羽亲自领兵，自然攻无不克，战无不胜，他很快就把彭越打败了。彭越逃离东阿，继续带着军队在梁地进行游击战。
韩信破代、赵和降燕的消息传到楚军后，项羽有些恼火，本想派大军收拾韩信，但由于刘邦在正面战场紧紧缠住楚军不放，再加上彭越在背后游击，项羽为对付刘邦和彭越，只好抽派了少量部队作为奇兵，渡过黄河攻击韩信和张耳的军队。张耳和韩信亲自带领兵马迎战，在行军过程中，又把赵国那些还不够安定的城邑平定下来。
打败了楚军的进犯，韩信又抽出兵力前往荥阳去支援刘邦。但是，由于项羽把刘邦紧紧围困在荥阳，韩信的援军还未到达，刘邦又兵败逃奔成皋，楚军紧迫到成皋，并包围成皋。这年六月，刘邦才逃出成皋，向东渡过黄河，去修武（今河南获嘉县）投奔张耳。这时，只有滕公夏侯婴一个人还跟随着刘邦。
公元前203年，项羽带着大军往成皋追击刘邦。刘邦刚刚在荥阳被项羽打得落花流水，不敢出城迎战，就和夏侯婴从北门骑着马逃跑了。刘邦和夏侯婴从成皋逃出以后，渡过黄河往张耳和韩信的军中逃去。成皋的一些汉将后来趁项羽守备不严也逃了出来，又投奔刘邦去了。项羽见很多汉将都逃出了成皋，大怒，下令攻城。城中的汉兵哪里是项羽的对手，项羽很快就攻破了成皋。
刘邦和夏侯婴一路快马加鞭，径直往韩信大军的驻地修武赶去。一天下午，他们已经赶到了离韩信军营只有三四十里的地方。夏侯婴催促道：“大王，还有三四十里路，只要我们快马加鞭，今天就可以见到大将军了啊！”刘邦沉默不语，一副满怀心事的样子，只是望着修武的方向发呆。夏侯婴见状，忙问道：“大王是不是有什么顾虑啊？”刘邦说：“现在我兵败荥阳，手中已经没有一兵一卒了，韩信则手握重兵，雄踞一方，如果他对我有异心，那我们就死无葬身之地了啊！”夏侯婴见刘邦担心韩信会谋反，就说道：“大王，您也太多心了！韩信虽然手握重兵。雄踞一方，但他是个多情重诺的人。他怎么会不接待大王呢？只要到了大将军韩信的军中，我们就安全了啊！”刘邦叹了口气说：“如今我们两人没有一兵一卒，韩信只要大吼一声我们就会没命的啊！他手中拿着大将军的兵符和印信，军队就归他指挥啊！我们要先想个办法，拿到兵符和印信，控制住韩信的大军。这样我才能放心啊！”说着，刘邦令夏侯婴找了家客店，休息去了。夏侯婴不解，但还是遵照刘邦的吩咐去做了。
第二天天还没亮，刘邦便起身叫醒夏侯婴赶路去了。夏侯婴问道：“大王，我们只有三四十里的路程，为什么这么早就起身赶路了呢？”
刘邦笑而不答。两人一路纵马，很快就到了韩信在修武的大营。这时，天才刚刚亮。刘邦让夏侯婴去对哨兵说汉王有紧急军情，派使者来求见大将军韩信。夏侯婴遵照命令去做了。
哨兵急忙报知当日执勤的将军。执勤的将军忙出营来迎接“汉王的使者”。他们来到营前，刚要问有什么紧急军情，一见是刘邦，执勤的将军忙跪在地上说：“不知道大王驾临，小人真是罪该万死啊！大将军韩信和赵王张耳还没有起床，我马上派人去叫醒他们，要他们出来迎驾。”
刘邦挥了挥手说：“不用了，他们连日用兵，想必已经十分困乏了。我们直接到大将军的营帐去吧。”此前，刘邦的心中忐忑不安，他担心没有机会取得兵符和印信呢！现在听说韩信和张耳都在睡觉，还没有起床，他心中大喜。
执勤将军见刘邦如此体贴将士，自然是十分感动。他领着刘邦和夏侯婴直奔韩信的营帐而去。众士兵见执勤将军十分恭敬地领着两个人进来，也都十分恭敬地行礼。这时，执勤将军说：“汉王驾到，快叫大将军出来接驾。”
刘邦忙说：“不必拘礼，我亲自进去便是了。”众士兵见刘邦亲临，忙跪在地上迎接。刘邦则顾不上什么君臣之礼了，抢上前去，闯进了韩信的营帐。他见韩信正在熟睡，心中大喜，忙蹑手蹑脚地走了过去，从韩信的衣服上解下兵符和印信。然后又一言不发地退了出去。
刘邦把兵符和印信挂在身上，顿时意气风发起来了。他端坐在大帐中，命令执勤将军擂鼓集合将领。执勤将军哪里敢怠慢，急忙执行命令去了。
韩信、张耳起床后，才知道汉王来了，大吃一惊。二人连忙赶去后才发现，刘邦已高高在上调兵遣将了。刘邦见韩信、张耳匆忙赶到，竟当面责怪他们“纪律不严，防务松弛”。刘邦还夺取了他们两人统率的军队，命令张耳坚守赵国之地，并任命韩信为相国，让他收集赵国还没有发往荥阳的部队，去攻打齐国。他自己则统领营中的绝大部分汉军南下，与逃出成皋的汉军汇合，在巩县继续抵御楚军。此时的成皋也被楚军攻克了。
得到韩信部队的支援后，汉军终于在巩县站稳了脚跟，楚军再次受阻——从公元前205年五月刘邦退守荥阳，到公元前204年六月，超过一年的时间，楚军向西推进了不足一百里，可见这场“楚汉之争”的艰难！
从当时的天下大势来看，齐国雄踞东方，是独立于楚、汉之外的唯一力量，汉军一旦占有齐地，就形成了对楚的三面包围之势，项羽的失败也就指日可待了。但是，齐国在历下驻扎着二十万重兵。俗话说：一夫当关，万夫莫开。何况这还是二十万精兵呢？这对韩信来说，确实是个难题。
占领魏、赵、燕三国之后，韩信多次将收编的部队送往荥阳正面战场，部下最为得力的部队，又在修武被汉王刘邦夺走，其他分散驻扎在赵国各地的部队，还负有镇守地方的责任，可以供他征集用于东征的兵力，也不过几万人。以这点兵力，贸然渡过黄河去与驻守历下的齐军主力决战，一旦失利，恐怕汉军一骑一卒都难以逃回黄河以西。
韩信又何尝不想将齐国收入自己的版图呢？但是，兵力不足让他忧心忡忡。正由于这个原因，韩信的东进军队，迟迟没有渡过黄河。伐齐之役的战略意义，汉王刘邦同样洞悉无遗，韩信兵力严重不足的难题，刘邦也了然于胸。因此，他在利用韩信的精兵扳回了正面战场的劣势，恢复了僵持局面之后，毅然将一批精兵强将拨归韩信指挥，以求得尽快在项羽的背后打开局面。
史学家多有评论，说韩信善于带兵，刘邦善于领将。从刘邦的这一部署来看，的确可见一斑。刘邦命令曹参以左丞相的官职，率所部步兵，隶属韩信指挥；命令御史大夫灌婴，率所部精骑，东归韩信麾下；此外，傅宽、靳歙等将领，也受命率部回归韩信的作战序列。所有部队皆整装待发，准备向着齐国的领土开去。
韩信得此强援，心中大喜，遂以相国大将军的身份，统领着各部汉军，于九月底到达平原津渡口（山东平原县南）的西岸，随时准备渡河东进，摆出了与齐军决战的战略态势。此时，韩信的总兵力，估计不到十万人，但他自信可以击溃兵力双倍于自己的齐军。齐国驻扎在历下的守军，此时也已严阵以待，齐国的西部边境弥漫着大战前的紧张气氛。