（一）大战彭城
结束了权力分配的盛宴。随之而来的并非天下太平，而是诸侯之间继续进行的权力争夺。
从表面上看，战争和分封都结束了。英雄豪杰们各据一方，高高兴兴地离开鸿门，赶往自己的王国。
称霸诸侯号令天下的军事统帅项羽，满载着秦宫府库的金银财宝和后宫中的绝代佳丽，率大军东归彭城。
而灭秦的另一主角刘邦却被封在偏远的汉中巴蜀之地。
公元前205年，刘邦因不满汉中之地，毅然出兵平定三秦，东向伐楚。汉王刘邦率领五个诸侯国的兵马，共五十六万人，向东进兵讨伐楚国。项王听到这个消息，就命令诸将攻打齐国，他自己又率领精兵三万人向南从鲁县穿过胡陵。
4月，汉军已全部进入彭城，掳掠那里的财宝、美人，每天摆酒席大会宾客。项王引兵西行奔向萧县，从早晨开始，一边攻打汉军，一边向东推进，打到彭城，已是中午时分，把汉军打得大败。汉军四处逃散，前后践踏掉进水中，楚军杀了汉军十多万人。汉兵向南逃入山地，楚军追击。汉军后退，楚军把刘邦里外围了三层。
正在这个时候，狂风从西北方向刮起，摧折树木，掀毁房舍，飞沙走石，刮得天昏地暗，白天变成了黑夜。大风向着楚军迎面扑来，楚军大乱，队阵崩溃，这样，刘邦才得以带领几十名骑兵慌忙逃离战场。
刘邦原打算从沛县经过，接取家眷向西逃，楚军也派人追到沛县，去抓刘邦的家眷，但刘邦家眷已经逃散，没有跟他见面。刘邦在路上遇见了孝惠帝和鲁元公主，就把他们带上车，一块儿西逃。楚军骑兵追赶刘邦，刘邦感到情况危急，几次把孝惠帝、鲁元公主推落车下，滕公夏侯婴每次都下车把他俩重新扶上车，这样推下扶上有好几次。
刘邦等人到处寻找太公、吕雉，没有找见。郦食其跟随着太公、吕雉抄小路逃走，也在寻找刘邦，却偏偏碰上了楚军。楚军就带着他们回来，向项王报告。项王一直把他们留置在军中当做人质。
这时候，吕雉的哥哥周吕侯为刘邦带兵驻守下邑，刘邦顺小路去投奔他，渐渐地收集汉军士卒。到荥阳时，各路败军都已会集在这里，萧何也把关中没有载入兵役名册的老弱人丁全部都带到荥阳，汉军重又大振。
楚军从彭城出发，一路上借着胜利的威势追击败逃的汉兵。可是在荥阳南面的京邑、昌邑之间与汉军打了一仗，汉军打败了楚军，楚军因此不能越过荥阳向西推进。项王去援救彭城，追赶刘邦到荥阳，这时田横也得以恢复了齐地，立田荣的儿子田广为齐王。刘邦被围困在荥阳，原来投向刘邦的盟军此时又背叛刘邦，有的投靠项羽，如塞王、翟王；有的则重新脱离刘邦的控制，走向刘邦的对立面，如魏豹、陈馀。
（二）再战荥阳
刘邦驻扎在荥阳，筑起两边有墙的甬道，与黄河南岸相连接，用以取得敖仓的粮食。
公元前204年，项羽多次侵夺刘邦的甬道，刘邦粮食匮乏，心里恐慌，请求讲和，条件是把荥阳以西的地盘划归刘邦。
项羽打算接受这个条件。范增说：“汉军不容易对付了，如果现在把它放走而不征服它，以后一定会后悔的！”项羽和范增立即包围了荥阳。
刘邦很担心，就用陈平的计策离间项羽和范增。项羽的使者来了，刘邦让人准备了特别丰盛的酒筵，端过来刚要进献，一见使者又装作惊愕的样子说道：“我们以为是亚父的使者，没想到却是项羽的使者。”把酒筵重又撤回，拿来粗劣的饭食给项王使者吃。使者回去向项羽报告，项羽竟真的怀疑范增和刘邦有来往，渐渐地把他的权力剥夺了。
范增非常气愤，说：“天下事大局已定，君王您自己看着办吧。希望您让我回乡为民吧。”项羽答应了他的请求。范增起程了，还没走到彭城，由于背上毒疮发作而身亡。
汉将纪信给刘邦出主意说：“形势危急，请让我假扮成大王替您诓骗楚兵，您可以趁机逃走。”于是，刘邦趁夜从荥阳东门放出两千名身披铠甲的女子，楚兵立即从四面围追而去。
纪信坐着天子所乘的黄屋车，车辕横木左方插着有羽毛装饰的旗帜，说：“城中粮食已经吃光了，刘邦投降。”楚军一起欢呼万岁。刘邦这时也带着几十名骑兵从城的西门逃出，逃到成皋。
项羽见到纪信，问道：“刘邦在哪儿？”纪信说：“刘邦已经出城。”项羽把纪信烧死了。
刘邦派御史大夫周苛、枞公、魏豹等把守荥阳。周苛、枞公商议道：“魏豹曾经背叛我们的国家，这样的人怎么能和我们一块守城？”于是，他们一起杀了魏豹。楚军攻下荥阳城，活捉了周苛。项王对周苛说：“给我做将军吧，我任命你为上将军，封你为三万户侯。”周苛骂道：“你若不快快投降刘邦，刘邦就要俘虏你了，你不是刘邦的对手。”项羽发怒，烹死周苛，把枞公也一块儿杀了。
刘邦逃出荥阳后，向南跑到宛县、叶县，遇到九江王英布，一边行进，一边招集士兵，重又进入成皋，守在那里。
项羽进兵包围成皋。刘邦逃走，一个人带着滕公出了成皋北门，渡过黄河，逃向修武，去投奔张耳、韩信的部队。诸将也陆续逃出成皋，追随刘邦。楚军因此拿下成皋，想要西进。刘邦派兵在巩县抵抗，阻断了楚军西进的去路。
这时候，彭越渡过黄河，在东阿攻打楚军，杀了楚国将军薛公。项羽于是亲自率兵东进，攻打彭越。刘邦得到淮阴侯韩信的部队，想要渡过黄河南进。郑忠劝阻刘邦，刘邦才停止南进，在黄河北岸修筑营垒驻扎下来。刘邦派刘贾率兵去增援彭越，烧毁了楚军的粮草辎重。项王继续东进，打败了刘贾，赶跑了彭越。刘邦这时率领部队渡过黄河，又拿下了成皋，在西广武扎营，就近取食敖仓的粮食。项羽已经平定了东方，现在又回过头来西进，在东广武与汉军隔着广武涧扎下营来，两军各自坚守，持续了好几个月。
（三）鸿沟之盟
公元前203年，彭越几次往返梁地，断绝了楚军的粮食，项羽为此深感忧虑。他做了一张高腿案板，把刘邦父亲太公搁置在上面，向刘邦宣告说：“如果你现在不赶快投降，我就把太公煮死。”刘邦说：“我和项羽作为臣子一块接受了怀王的命令，曾说‘相约结为兄弟’，这样说来，我的老子也就是你的老子，如果你一定要煮了你的老子，就希望你能分给我一杯肉汤。”项羽大怒，要杀太公。项伯说：“天下事还不知道怎么样，再说要夺天下的人是不顾及家的，即使杀了太公也不会有什么好处，只会增加祸患罢了。”项羽听从了项伯的话，没有杀刘邦的父亲。
楚、汉长久相持，胜负未决。年轻人厌倦了长期的军旅生活，老弱也因水陆运输而十分疲惫。项羽对刘邦说：“天下纷纷乱乱好几年，只是因为我们两人的缘故。我希望跟你挑战，决一雌雄。不要再让百姓白白地受苦啦！”
刘邦笑着回绝说：“我宁愿斗智，不能斗力。”项羽让勇士出营挑战，汉军有善于骑射的楼烦，楚兵挑战好几次，楼烦每次都把他们射死。项羽大怒，就亲自披甲持戟出营挑战。
楼烦搭箭正要射，项羽瞪大眼睛向他大吼一声，楼烦吓得眼睛不敢正视，两只手不敢放箭，转身逃回营垒，不敢再出来。刘邦派人私下打听，才知道原来是项羽，大为吃惊。这时项羽就向刘邦那边靠近，两人分别站在广武涧两边互相对话。刘邦一桩一桩地列举了项羽的罪状，项羽很生气，要和刘邦决战。刘邦不听，项羽埋伏下的弓箭手射中了刘邦。刘邦受了伤，跑进成皋。
项羽听说淮阴侯韩信已经攻克了河北，打败了齐、赵两国，而且正准备向楚军进攻，就派龙且前去迎击。淮阴侯与龙且交战，汉将灌婴也赶来了，把楚军打得大败，杀了龙且。韩信趁此机会自立为王。项羽听到龙且兵败的消息，心里害怕了，派武涉前去游说淮阴侯，劝他联楚背汉，与楚汉三分天下。韩信不听。
这时候，彭越又返回梁地，断绝了楚军的粮食。项羽对海春侯、大司马曹咎等说：“你们要谨慎地守住成皋，如果汉军挑战，千万不要和他们交战，只要别让他们东进就行。十五天之内，我一定杀死彭越，平定梁地，回来再跟将军们会合。”于是带兵向东进发，一路上攻打陈留、外黄。外黄起先不归顺，过了几天终于投降了，项羽很生气，命令男子15岁以上的全部到城东去，要把他们活埋了。
外黄县令门客13岁的儿子，前去劝说项羽，说道：“彭越凭强力威胁外黄，外黄人害怕，所以才姑且投降，为的是等待大王。如今大王来了，又要全部活埋他们，百姓哪儿还会有归附之心呢？从这往东，梁地十几个城邑的百姓都会很害怕，就没有人肯归附您了。”
项羽认为他的话有道理，就赦免了准备活埋的那些人。项羽东进睢阳县，睢阳人听到这情况都争着归附项羽。
汉军多次向楚军挑战，楚军都没出来。汉军就派人去辱骂他们，一连五六天，大司马曹咎忍不住气愤，派兵渡汜水。士卒刚渡过一半，汉军出击，大败楚军，缴获楚军的全部物资。大司马曹咎、长史董翳、塞王司马欣等都在汜水边上自刎了。
这时候，项羽在睢阳，听说海春侯的军队被打败了，就带兵往回赶。当时，汉军把楚将钟离昧包围在荥阳东边，项羽赶到，汉军害怕楚军，全部逃入附近的山地。不久，汉军士卒气盛，粮草充足，项羽士卒疲惫，粮食告绝。刘邦派刘贾劝说项羽，要求放回太公，项羽不答应。刘邦又派侯公劝说项羽，项羽才跟刘邦定约，平分天下。
公元前203年底，刘邦与项羽讲和，双方以鸿沟为界，鸿沟以西的地方划归汉，鸿沟以东的地方划归楚。项羽送还了刘邦的父亲和妻子。