明修栈道欺秦楚，暗渡陈仓惊鬼神。忍辱念恩真性在，十面埋伏定乾坤。
——（唐）李白
（一）
在刘邦还定三秦的同时，项羽却犯了一系列的错误。一方面，他没能及时制止山东各诸侯之间的互相征伐；另一方面，他不满韩王成没有尺寸之功却被封为韩王，竟然杀了他。如此一来，项羽便陷入了极大的困境之中。
首先，齐王田荣和梁地的彭越不断出兵骚扰楚军，令项羽烦心不已；其次，张良因韩王成被杀再也不愿为项羽出谋划策了，反而再次投奔刘邦。而项羽明知刘邦出兵关中，却没有及时发兵救援。等刘邦已经平定关中，项羽才开始想办法挽回局面。他先是封吴令郑昌为韩王，领兵驻守韩地，抵御刘邦东向之兵；继而又令大将萧公角领兵西进，攻打彭越。而他自己则在彭城集结部队，准备杀入关中。
刘邦闻讯后，立即按照韩信先前的部署令张良出使韩国，笼络郑昌。张良一面稳住韩王郑昌，一面派人给项羽送了一封信。张良在信中说：
“按照义帝与各路诸侯的约定，谁先攻入关中，就封谁为关中王。结果，大王并没有按约定封汉王为关中王，反而将其封到了巴、蜀和汉中之地。汉王心中不服，这才领兵侵入关中，他只不过是想得到本应属于自己的土地而已。一旦达到目的，汉王就会停止进军，绝对不敢东向与项王争夺天下。”
项羽看了张良的信后，一时拿不定主意。忽然，使者又呈上了张良送来的第二封信。张良在这封信中简单地分析了天下的形势，然后直截了当地指出：项羽的真正威胁不是刘邦，而是齐王田荣。精明的张良还将田荣与彭越等人的反书派人送给项羽。项羽看了之后，果然大怒，立即下令挥师北上，攻打田荣。
计议已定，项羽立即派人前往六，征召英布的大军，令其领军跟随自己伐齐。然而，此时的英布已不是当初项羽帐下的一员大将，而是称霸一方的诸侯了。他对项羽那种呼之即来、挥之即去的作风十分不满，遂称病不出，只派两员大将领兵数千前往彭城支援项羽。项羽大怒，由此对英布心生不满。
就在这时，萧公角派人来报，称彭越兵强马壮，楚军不能敌，损失惨重。项羽大怒，立即率倾国之兵攻打彭越。彭越立即将部队化整为零，潜藏在中原一带。项羽找不到彭越的主力，只得前去攻打齐国。
汉高祖二年（公元前205年）冬，项羽与田荣大战于城阳。楚军势力强大大，田荣不能敌，领兵向平原（今山东省平原县）方向逃去。结果，田荣在平原遭到百姓围攻，死在混战之中。项羽大获全胜后，立即册立投靠自己的原齐王田假为齐王，继续领军扫荡齐地。楚军所过之处，烧杀抢掠，无恶不作，终于引起了齐地百姓的愤怒。田荣的堂弟田横趁机收拢田荣的败兵，杀往城阳，赶走了田假，据险固守。
项羽闻讯后大惊，急忙回师围攻城阳。与田荣相比，田横更富有战略眼光。他并不与项羽死战，而是采取敌退我进、敌进我退的游击战。项羽与田横混战多日，非但未能取胜，反被拖入了战争的泥沼。
与之相反的是，刘邦的进展却十分顺利。在项羽北向伐齐的这段时间里，刘邦迅速稳固了他在关中的统治。在萧何、张良、韩信等人的辅佐下，刘邦已经初步建立起了一套完整的政治、军事机构，国都也由闭塞的南郑迁到了栎阳。河南王申阳、西魏王豹、殷王司马卬见刘邦势大，自知不能敌，便纷纷归附。韩王昌不肯投降，刘邦大怒，立即派原韩国太尉韩信（韩国贵族的后裔，与上将军韩信并非一人）领兵功韩。郑昌不能敌，举国投降，刘邦便立韩信为新的韩王。
（二）
汉高祖二年春，刘邦掌控了汉中王、河南王、殷王、西魏王和韩王等五路诸侯的大军，拥兵56万，实力大增。与此同时，他还得到了张耳和陈平两位谋臣。
张耳在被陈余击溃后四处逃窜，始终找不到立足之地。他见刘邦有东向争夺天下之心，便来投靠。刘邦大喜，待之以上宾之礼。
陈平在项羽的帐下久久不得重用，又因殷王司马卬背楚降汉之事而被项羽责骂，心中愤愤不平。更加令他无法忍受的是，项羽再也不肯采纳他所提出的计策了。陈平觉得自己成了受气包，说不定哪天就会被项羽杀掉，不如另投明主。他在鸿门宴上见过刘邦一面，当时还故意放走了刘邦，再加上他有一些朋友在刘邦手下任职，遂果断投靠了刘邦。
张良归来，张耳和陈平来投，令刘邦如虎添翼。在这种情况下，狡黠的刘邦开始有意限制韩信的权力了。在还定三秦过程中，韩信表现出来的卓越军事才华让刘邦昼夜不安。他时刻都在担心，万一韩信拥兵自重，要取代自己，他简直毫无还手之力。因此，刘邦不动声色解除了韩信的兵权，以除后患。
刘邦令韩信和萧何留在关中，一人管理军事，一人管理政务，自己则亲率五路诸侯的56万大军东进伐楚。韩信被解除兵权后，空顶着一个上将军的头衔，只能老老实实地按照刘邦的旨意领兵去攻打雍兵的残余势力。
汉高祖二年正月，韩信在陇西之役中俘虏了章平，随后又领兵围困废丘。
三月，刘邦亲率大军从临晋（今山西省临猗县临晋镇）渡过黄河，西魏王豹领兵跟随。随后，刘邦等人又一路向东，俘虏了在楚汉之间摇摆不定的殷王司马卬，在殷王之地置河内郡。三月末，刘邦一行从平阴津（黄河古渡口，在今河南省孟津县境内）南渡黄河，抵达洛阳。
德高望重的新城三老董公拦道痛哭，向刘邦诉说委屈：
“大王可知道，义帝已经被项羽这个暴君击杀在江中了！”
三老是秦汉时期掌管乡间教化的非正式官吏，一般由德高望重的长者担任，相当于后来的族长。此时，距义帝在江中被杀已有7个多月，刘邦可能早已知道此事了。但他见董公伤心欲绝的样子，又见张良、陈平等人频频向他使眼色，顿时捶胸顿足地大哭起来，连衣襟都扯开了。
洛阳百姓和汉军士卒见刘邦痛哭流涕的样子，以为他真的是在为义帝哭丧，无不伤心落泪。刘邦见状，立即决定为义帝发丧，以收拢人心，于是下令：全军穿孝，为义帝守孝三日。
第三天，刘邦又号召天下诸侯：
“天下共立义帝，北面而事之。但项羽却将义帝流放江南，又暗中在长江上将其杀害，多么大逆不道啊！如今，寡人亲自为义帝发丧，愿领天下诸侯之兵讨伐项羽，为义帝报仇！”
如此一来，刘邦就找到了一个出兵攻打项羽的理由，而且冠冕堂皇。此时，田横已拥立田荣的儿子田广为齐王。齐王田广对项羽恨之入骨，立即发兵响应刘邦，在城阳一带对项羽死缠烂打，死死拖住项羽的军队。与此同时，赵王歇与代王陈余也领兵攻打楚军，配合刘邦的军事行动。
四月，刘邦率56万诸侯联军趁项羽在城阳与齐军大战之时，攻占了楚国都城彭城。被胜利冲昏头脑的刘邦忘乎所以，迫不及待地跑到项羽的宫中花天酒地去了。
项羽闻讯大怒，留下主力部队与齐军周旋，自己率领3万精锐来敌刘邦的56万大军。项羽星夜兼程，只用了一个晚上就赶到萧（今安徽省萧县），并迅速击溃了汉军左翼。中午时分，怒发冲冠的项羽领兵杀进彭城，刘邦被打得措手不及，慌忙向南逃去。项羽又率部紧追不舍，先后在谷水、泗水之滨大败汉军，斩杀10余万汉军。
刘邦大惊失色，急忙向南面山区逃去，结果又在灵璧（今安徽省灵璧县）东睢水（今濉河）被项羽追上。刘邦指挥大军拼命抵抗，但汉军士卒根本不敢与怒发冲冠的项羽交战，结果汉军被杀者、落水而死者又达10余万人。汉军的尸体堵住了河道，以致“睢水为之不流”。
仅仅半天的时间，刘邦的56万大军就被项羽的3万精兵打得落花流水，刘邦本人也被楚军重重包围。刘邦此时痛恨自己不该冷落韩信，但一切都已经晚了，眼见着楚军将士就要杀来了。
就在此时，天气突然刮起大风，吹得枯树断折，草屋揭顶，飞砂走石，天昏地暗。楚军将士见状，顿时不知所措。刘邦趁机带着几十个亲随逃出了重围。
（三）
被项羽打败后的刘邦在滕公夏侯婴等人的护送下往沛县方向逃去。在沛县，刘邦会合了父亲刘太公、妻子吕雉和一双儿女，然后一起拼命西逃。项羽紧追不舍，冲散了刘邦的家人，俘虏了刘太公和吕雉。刘邦大惊，几次将儿子刘盈和女儿鲁元推下马车，多亏夏侯婴下车救护，才使其一双儿女免遭厄运。
在短短的几天里，刘邦的56万大军几乎损失殆尽。各路诸侯见刘邦兵败逃亡而项羽实力大振，又纷纷转投到项羽帐下。塞王司马欣、翟王董翳也趁乱逃到彭城，亲自向项羽谢罪。
此时的刘邦犹如丧家之犬一般，四处流窜。驻守在下邑（今安徽省砀山县附近）的吕泽闻知刘邦惨遭失败，慌忙领兵接应。吕泽是吕雉的长兄，被刘邦拜为将军，骁勇善战。在吕泽的接应下，刘邦总算暂时站稳了脚跟，收拾残兵败将，驻扎于砀。
惊魂甫定的刘邦想到了韩信，后悔不该冷落这位运筹帷幄的上将军，以致遭到如此惨败。想到这里，他忙派人八百里加急到关中向韩信求助。韩信闻知刘邦率领的56万大军被项羽的3万精兵杀得落花流水，一点也不感到惊讶，似乎一切都在他的预料之中。他写了一封信，让使者带给刘邦。
当使者返回军中时，刘邦已率军抵达虞（今河南省虞城县）。刘邦从使者的手中接过韩信的信，急切地看了起来。看着看着，刘邦不禁大笑起来，忙传谒者（君王的近侍，主要负责传达讯息）随何。
随何来到大帐后，刘邦高兴地拉着他的手，将韩信的信展给他看。随何看毕，向刘邦鞠躬说道：
“臣定不辱使命。”
韩信的信中到底写了什么呢？原来，韩信早已料到刘邦不是项羽的对手，又闻知项羽与九江王英布产生了嫌隙，因此在信中让刘邦去策反英布，以分项羽之兵。
领命之后，随何星夜兼程，很快就到了九江王的都城六，然后向英布晓以利害，成功地策反了英布。项羽闻知英布在淮南反楚，大惊失色，立即命龙且为将，领兵镇压。
项羽分兵讨伐英布，西追刘邦的军事行动便慢了下来，刘邦趁机星夜兼程，抵达荥阳。韩信留下樊哙围困废丘，自领大军前来荥阳救应刘邦。刘邦见到韩信，满脸惭愧，立即恢复了他的兵权。
韩信将关中之兵与刘邦的败兵合为一处，依据荥阳的地形重新部署了战斗队形。项羽无法冲破韩信的防御，被迫停止了追击。至此，占据天时、地利、人和的刘邦丧失了所有的优势，项羽控制了荥阳以东的广大土地。原先在山东牵制项羽的田横、陈余等人也被迫同项羽讲和，项羽因此得以全力对付汉军。如果不是韩信在关键时刻稳定局势，刘邦恐怕早已一命呜呼了。
汉高祖二年六月，刘邦立刘盈为太子，令萧何辅佐之，驻守栎阳，管理内政。同月，樊哙按照韩信的部署，水淹废丘，迫降了雍军，章邯兵败自杀。至此，关中皆平，韩信尽收关中之兵，在荥阳与项羽对峙。
晚些时候，楚军大将龙且大败英布。英布仓皇跟随随何前往荥阳，投靠了刘邦。刘邦厚遇英布，并将其手中之兵全部交给韩信指挥。韩信得到了英布的败兵后，兵力稍振。