于是，派人又把这个意思到各县晓谕，秦人都高兴坏了，争着拿着酒肉牛羊来犒军。刘邦说：“我们仓库里的军粮还多，不用麻烦啊。”拒绝接受。于是秦人更加高兴，唯恐刘邦不当秦王。
有人就劝刘邦说：“秦国之富，是天下的十倍，地形险要无比。可是现在听说章邯已经降了项羽，项羽当即命他做了雍王。雍是哪里啊，雍就是秦地古称的雍州，这明显是教他做关中王了。他们现在就快来了，到时候县长您想取得关中这块地方，恐怕不得逞意了。当下之计，您急派兵增守函谷关，堵住他们诸侯联军，再在秦地加紧征兵以自我强大，以拒项羽和诸侯。”刘邦同意，就这么实施。到了十一月，项羽果然率领诸侯联军，从救赵降伏章邯的胜利战场上，顺着豫西走廊，开赴到函谷关了。但是关门紧闭。项羽听说刘邦已经定了关中，还在这里据守，大怒，命英布等人攻破函谷关。于是到了戏下。刘邦的左司马曹无伤听说项羽大怒，要攻刘邦，于是就派人对项羽说：“刘邦打算在关中称王，以子婴为相国，这里的珍宝他都占有了。”想以此得到项羽对自己的封赏。范增劝项羽赶紧攻刘邦。当时，项羽有兵四十万，刘邦十万，力不能敌。这时候，项羽的叔叔项伯打算救一下张良，就半夜跑去刘邦营中找张良，要张良跟自己一起走，免得明天被打死。张良把情况告诉了刘邦，刘邦因此招待项伯，希望项伯回去劝说项羽，两家和谈，并说自己没有背叛的意思。项伯回去，对项羽说了，希望项羽不要进攻刘邦。项羽同意。
次日，刘邦带着百余骑兵，到鸿门，向项羽道歉。项羽说：“这都是你的左司马曹无伤说的。不然，我何以至此。”刘邦因为樊哙、张良的帮助，终于得以最终返回。回来以后，立刻诛杀了曹无伤。
项羽于是屠烧咸阳秦宫室，所过无不残破。秦人大为失望，但是不敢不服。
项羽怨楚怀王不肯让自己和刘邦一起向西去攻秦本土，而是去北救赵国，导致最后后于刘邦打到关中。于是，他对诸将说：“楚怀王，本来是我家所立的，并没有战功，如何可以主宰这样的约定（指谁先入咸阳谁当关中王）。定天下的，是你们和我啊。”于是，表面上尊楚怀王为义帝，实际并不听楚怀王的命令。
随即，项羽自立为西楚霸王，占有魏国和楚国的九个郡，以彭城为都城。违背了谁先入咸阳谁就当关中王的约定，没有把刘邦封为关中王，而是把刘邦改为汉王，封国是巴、蜀、汉中（在关中以南）。又把关中（即秦本土，陕西），分成三块，封给三个秦国降将：章邯为雍王，定都废丘；司马欣为塞王，定都栎阳；董翳为翟王，定都高奴。又封楚将申阳为河南王，定都洛阳；赵将司马卬为殷王，定都朝歌；封魏王魏豹为西魏王，定都平阳（山西）；把赵王歇改挪到代国，改为代王；赵国相国张耳封为常山王，定都襄国。封英布为九江王，定都六安。此外，封楚国原上柱国共敖为临江王，定都江陵；吴芮为衡山王，定都邾城。原燕国将军臧荼被封为燕王，而原燕王韩广被挪到辽东。韩广不接受这个方案，臧荼于是攻杀了他。此外，封原赵国大将军陈余（因为跟张耳闹意见，半途辞官了的）为成安君，封地为河间三县。
于是，在这汉元年四月，诸侯兵离开咸阳，各去各的封国。刘邦也带着自己的军队，往南往汉中去了。半路上一边走一边烧栈道，以防备诸侯兵从后面偷着袭杀自己（来个皖南事变什么的），并且也是向项羽表示没有东去抢地盘的意思。到了汉中的治城南郑（如今的汉中市），诸将和士卒都半路逃跑了很多。士兵们也都唱歌想回老家。韩信劝刘邦说：“现在您被安排在这个地方，相当于流放啊。现在将士们都是山东（函谷关以东）的人，日夜翘着脚望回家，趁着他们的这个心思，可以借其锋而用之啊。如果等着的话，天下大定了，人都自宁了，那就没机会了。不如决策向东，以争天下。”
而项羽出了函谷关以后，派人让义帝搬迁。他说：“古代的帝王都是住在上游的。”叫义帝搬去长沙郡的郴县，催着义帝赶紧走，于是义帝的群臣稍稍叛离之，于是项羽令衡山王吴芮、临江为共敖，把义帝在湖南杀死了。
项羽怨田荣（从前不救助项梁），所以把齐国的将官田都立为了齐王。田荣生气，于是自立为齐王，杀了田都而背叛了楚国。陈余也埋怨项羽没把自己封为王，于是联合田荣，一起攻击常山王张耳（原赵相国），张耳战败逃跑，投奔了汉国刘邦。陈余把赵王歇从代国迎接回来，重新把他立为赵王。赵王于是以陈余为代王。
项羽对这两家破坏形式的叛乱行为大为恼怒，于是进攻齐国。
八月，汉王刘邦用韩信的计策，从故道（甘肃的一条路）返回了关中，去袭击雍王章邯。汉军从陈仓地区抵达关中的西部，与章邯的兵交战，后者两次战败，章邯只得困守都城废丘。汉王遂略定了章邯的封国。又遣诸将略定陇西、北地、上郡。基本控制了关中。
汉王二年二月，汉王刘邦在占领关中之后，又从临晋渡过黄河（南北流动的），进入山西西部的魏王豹的地盘，魏王豹宣布追随刘邦行动，讨伐项羽（因为他埋怨项羽把自己从中原挪到了西边）。汉军东南下，进入河内郡，一场战斗，俘虏了殷王司马卬，随即南下渡过黄河，到达洛阳。洛阳的新城县三老（官名）董先生，对刘邦讲了义帝死的过程。刘邦听后，遂光了膀子大哭，为义帝发丧，临祭三日，派人对诸侯宣告：“当初我们天下人共同立了义帝，北面事奉他。如今项羽放逐杀害义帝，大逆无道。寡人亲自为义帝发丧，然后悉发关中之兵，并且已收了西魏国、河内郡战士，愿和各位诸侯王一起攻杀那个杀害义帝的人。”
这时候，项羽向北去攻击齐国，已经战败田荣，田荣逃跑，被平原县的老百姓杀掉。齐国各地皆投降楚国。但是楚国焚烧齐国的城郭，逮捕齐国的老百姓。齐国人因此又背叛楚国。田荣的弟弟田横因此立田荣的儿子田广为齐王，率领游击队再次和楚军作战。项羽听说刘邦已经在整军东进，但是因为已经跟田横打上了，决定战败田横后再去收拾刘邦。于是，刘邦有了时间空隙，就陆续共联络了五家诸侯之兵，一起向东，竟攻入了楚国的都城彭城（徐州）。项羽听说，于是引兵离开齐国，南下到达彭城以西的萧县，向东与汉军大战于彭城以东的睢水上，大破汉军，所杀甚众，睢水因此都堵塞流不了了。于是，项羽又跑到附近刘邦的老家沛县，抓了刘邦的父母妻子，放在军中为人质（以前刘邦没造反，故不抓）。这个时候，各家诸侯一见楚国强而汉国失败，于是都又背离汉国而改继续臣服于楚国（楚国就是指项羽的国）。
刘邦一路向西逃到魏国地区的虞城。随后派出使者向南去挖楚国的墙角，使者随何到了九江国，游说九江王英布，叫他背叛项羽而附汉，这样项羽必然来打英布，英布就能拖住项羽数月，刘邦不致于被项羽穷追猛打了。随何到了九江国，居然说服了英布叛楚。项羽遂派龙且西南下，去攻击英布。
九江王英布和龙且连连战斗了数月，英布战败，丢了九江国，单身一人和随何走小道投奔了汉国。这时汉刘邦已经收拾了散卒，再加上关中又派来的增援士兵，在中原中部的荥阳城固守，甚至还战败了前来攻击这里的楚军。
汉国三年，西魏王豹假装回家探视父母的疾病，离开了荥阳，回到自己的封国西魏国（在山西西南部），然后就宣布背叛汉国了。（他原是在汉国向东往彭城打的路上，归附汉刘邦的。）刘邦派遣韩信去进攻西魏国，大破之，俘虏了西魏王豹，遂占有了西魏国，设置三个郡：河东、太原、上党。随后汉王又令韩信和张耳向东攻入河北，在井陉与赵军决战，斩了陈余和赵王歇，占领了赵国。次年，立张耳为赵王（其实全是韩信的功劳）。
而刘邦这里，则一直在中原中部的荥阳这里，和项羽本部对峙，已经一年多了。这里是豫西走廊的东口，地势险要，若能打通这里，经过豫西走廊，就能入函谷关，攻入刘邦的大本营关中（秦地）了。（但是，项羽不知道向北去占领赵国，以拊天下之背，呈对刘邦的战略优势，属于失策。而韩信却做到了这一点。当然，项羽也派一定兵力试图向北收服赵国，但是不逞。）
项羽在荥阳这里，和刘邦硬磕，只因刘邦本人在这里。项羽急攻荥阳，刘邦军队粮食已经不足，荥阳被围，试图讲和，项羽不听。刘邦又用陈平之计，离间项羽与范增，项羽遂怀疑范增，范增大怒，请求退休，半路不等回到彭城而病死。
项羽继续围攻荥阳，汉军已经绝粮，于是半夜找了两千名女子冒充军队，披着战甲，从东门出来。其中汉将纪信乘着王驾，冒充汉王刘邦，楚军四面杀来，纪信诈喊投降，于是楚军皆呼万岁，其他城门的楚军也跑来观看。汉王刘邦趁机从西门，带着数十骑兵逃跑，跑到西边不远的成皋城里。
汉王又从成皋跑回关中，征发了新的士兵（这里相当于秦军在和项羽所代表的楚军作战了），打算再到荥阳和项羽鏖战。袁生劝说汉王道：“你和项羽在荥阳相距数年，几次困窘。我建议，你向东南出武关，进入宛城，项羽必然引兵南去，您在宛城深壁不出，以拒项羽。这样，荥阳、成皋地区的汉军能够得到休息，而且韩信可以更好地略定河北的赵地，并且与燕国齐国相勾连。到那时候，您再回奔荥阳，也不为晚啊。”于是汉王按这个计划，出东南大门武关（函谷关是陕西东大门），来到宛城地区，和九江王英布一起在这里布置。
项羽听说刘邦在宛城，果然引兵南去，刘邦坚壁不出。这时候，彭越又在项羽的身后，攻击山东以南的下邳地区，与项声、薛公大战，大破楚军。项羽于是又引兵向东去攻击彭越。刘邦则北上来到成皋。项羽战败彭越以后，听说刘邦去了成皋了（在荥阳西不远），就又西来，照旧攻击荥阳，终于拔取荥阳，诛杀了把守荥阳城的的汉御史大夫周苛、枞公。然后向西去围攻成皋。
刘邦在成皋城里受不了了，独自和夏侯婴（他的驾驶员）逃出成皋北门，渡过黄河，跑到了赵国南部地区的修武，自称是汉王使者，早晨突然驾车驰入张耳、韩信的壁垒，夺了他们的军队。然后派张耳、韩信再北上回赵国自己重新收兵去，并且又命韩信带兵向东去进攻齐国。
刘邦刚才南南北北地跑，其实也没改变什么，荥阳还是丢了，成皋在他逃跑后，也丢了。不过，抢了韩信的军队之后，刘邦又有了兵员，兵力复振，于是向南渡过黄河，建立壁垒，准备找机会复夺成皋。
韩信接受命令向东开去，准备进攻齐国（山东）。还没到齐国，汉刘邦所另外派遣的郦食其，已经去游说齐王田广、齐相国田横，劝他们所统领的齐国与汉王刘邦结盟。齐王田广说道：“为什么我要听你的啊？”
郦食其说：“你要知道天下要归于谁，不知天下归于谁，则齐国不能自保，知道天下归于谁，齐国可得保有。”
田广忙完未来天下将属于谁，郦食其把刘邦和项羽做了对比，讲到刘邦愿意跟人分享好处，而项羽除了本家同姓谁也不信任，所以汉王必得人才和天下，你们齐国当然应该结好汉王，未来可永保一方诸侯之土。
齐王田广、相国田衡于是宣布背叛楚国，与汉联合。
这时候，韩信听从蒯通的计谋，趁着齐国结好汉国，没有防备，于是突然袭击，进攻齐国，遂破了齐国。齐王大怒，烹了郦食其，自己向东逃窜。项羽听说韩信已经占了河北的赵国，又破了齐国，并且打算南下击楚（指楚腹地彭城），这样，项羽陷入韩信的半包围之中，项羽于是赶紧派龙且、周兰奔赴齐国去攻击韩信。韩信带领骑将灌婴等，大破楚军，杀龙且。这样，韩信彻底站稳了齐国。
汉国四年，彭越这时候还呆着项羽的后身呢，也就是魏国地区（河南东部），来回游击，占据了十数个城，断绝楚军的粮道（沟通彭城为中心的楚国本部到中原腹心的荥阳的，彭城在江苏北部的徐州地区）。
于是，项羽对大司马曹咎说：“你来好好守住成皋，如果汉军来挑战，坚守不出。我向东去扫荡彭越这个难缠的家伙，我十五天就能打败他回来，回来就帮你守成皋了。”于是项羽向东，攻打收复了彭越在魏地（河南东部）所抢占的十几个城如陈留、外黄、睢阳。这时候，一直待在黄河以南伺机进攻成皋的刘邦，果然数次挑战楚军，楚军守着成皋就是不出。于是刘邦派人大骂了五六天，大司马曹咎在成皋城上被骂坏了，大怒，打开城门，渡过汜水，去攻击汉兵。结果士卒刚渡一半，汉军突然击之，楚军大败。大司马曹咎和长史司马欣被迫在汜水河上自刎（汉军和汉将的战斗力也是很强的，只是打不过项羽本人罢了）。项羽闻讯赶紧回来，汉军已经占了成皋，又在进攻守戍荥阳的楚将钟离昧呢。项羽杀来，汉军立刻撤退，都跑到附近广武山的险阻处，扎营去了。（这样，荥阳在项羽手里，荥阳西的成皋在汉军手里。）
韩信已经占据了齐国，于是派人来请示刘邦，说：“齐国战略地位很重要，南边就临着楚国，如果不设个王的话，恐怕不能安齐。”意思是韩信要当齐王。刘邦大怒，要引兵攻韩信。张良劝说：“以你现在的能力，怎么可能打得了韩信呢？不如顺势答应他，让他替你守齐国。”于是，刘邦派张良拿着印绶封韩信为齐王。
荥阳广武山这里，楚汉两军又继续对峙，士兵疲于战斗，老弱疲于转运，于是，项羽约刘邦在广武山各自的壁垒里出来，到一处隔着山涧的地方，面对面谈话。项羽要求和刘邦一对一俩人单挑决战。刘邦不肯，还把项羽大骂了一顿，说道：“最初，我与你项羽俱受怀王之命，说好了先入定关中者王于关中，但是项羽负约，把我王于蜀汉，这是第一条罪。项羽矫诏杀害上将军宋义，而自尊做上将军，这是第二条罪状。项羽已经救赵，应该还报怀王，请求指示，可是项羽擅自劫诸侯兵入关，擅调军队，这是第三条罪。怀王命令，入关之后不许劫掠，项羽烧燔秦王宫室，掘秦始皇陵，这是第四宗罪。项羽杀害已经投降的秦王子婴，这种杀降，这是第五宗罪。项羽坑杀秦国降卒子弟二十万人于新安，这是第六宗罪。项羽把自己的诸将都封在了乐土好地，而放逐了六国故主旧王，使得这些新王随后欺负旧主旧王争相叛逆攻主，这是不忠不义，第七宗罪。项羽放逐义帝于江南，自己夺了彭城，又夺了韩王成的封国，把地盘都抢到了自己手中，这是第八宗罪。项羽又暗中使人阴谋弑杀义帝于江南，这是第九条罪。项羽，作为人臣而杀主，又杀降，主持政事不平，主持怀王之约不信，这样的人天下所不容，大逆无道，这是第十宗罪！我--刘邦，以义兵率领诸侯，政治上正确，军事上强大，且忠且义，仁平无敌，我应以刑余之罪人去斩杀项羽，我这样的伟大正确君主，何苦屈尊与你这个罪孽之人挑战！”
项羽听了大怒，于是伏弩偷着朝汉王射去，正射中刘邦的胸口（要命的地方）。刘邦却一下子弯腰捂住脚，说：“贼人射中我脚趾了！”然后赶紧在侍卫保护下跑掉。
刘邦伤的很重（他此时大约55岁），为了避免影响军心，张良请他勉强起来在军营里行走劳军，以安军心。刘邦照办，随后下山去成皋城养伤。
