张良从韩国辗转回到汉王刘邦身边，刘邦封他为成信侯。张良身体不好，很少独自领兵作战，却常常为刘邦出谋划策，一首跟随在刘邦身边。
刘邦来到陕县，安抚关外的父老乡亲。
河南王申阳投降刘邦，刘邦把他的地盘设置为河南郡。
刘邦任命原韩襄王的孙子韩信（为与“兵仙”韩信区分，史称韩王信）为韩太尉，让他带兵去攻打韩国旧地。韩王信在阳城猛攻韩王郑昌，郑昌被迫投降。十一月，刘邦封韩王信为韩王，韩王信此后常常率领韩军跟随刘邦作战。
刘邦把都城迁回栎阳。
汉军将领攻下陇西。
春天正月，项羽向北打到城阳。齐王田荣带兵迎战，结果战败，逃到平原县，被当地百姓杀了。项羽又立田假为齐王，接着一路向北打到北海，所到之处，城郭房屋全被烧毁，还把投降的田荣士兵活埋，掳走老弱妇孺，一路上烧杀抢掠，无恶不作。齐国百姓忍无可忍，纷纷起来反抗项羽。
汉军将领攻下北地，俘虏了雍王章邯的弟弟章平。
三月，刘邦从临晋渡过黄河。魏王豹投降，并带兵追随刘邦。汉军接着攻下河内，俘虏了殷王司马卬，刘邦把这里设置为河内郡。
从前，阳武人陈平家里很穷，但他喜欢读书。乡里举行社祭的时候，陈平负责给大家分肉，每次都分得十分公平。父老乡亲们都夸赞他：“分肉分得真好啊，陈家这小子！”陈平感慨道：“唉，如果让我来治理天下，也会像分肉这样公平！”等到诸侯纷纷反叛秦朝，陈平先是在临济侍奉魏王魏咎，做太仆，还曾向魏王进言献策，可惜魏王并不采纳。后来有人在魏王面前说他坏话，陈平只好逃走了。之后他投奔项羽，被赐卿爵。殷王司马卬反叛楚国时，项羽派陈平去攻打，陈平成功迫使殷王投降。回来后，项羽封他为都尉，还赏赐了二十镒黄金。没过多久，汉王刘邦攻下殷地。项羽大怒，要杀了当初平定殷地的将吏，陈平害怕被杀，就把黄金和官印封好，派人还给项羽，自己则抄小路，拿着剑逃跑了。他渡过黄河，在修武投奔了汉王刘邦，通过魏无知的引荐得以面见刘邦。刘邦召见了他，还赏他吃饭，之后让他去休息。陈平却说：“我是有要事来投奔大王，要说的事不能拖到明天。”刘邦便和他交谈，越聊越赏识他，问道：“你在楚国担任什么官职？”陈平回答：“做都尉。”当天，刘邦就封陈平为都尉，还让他做自己的陪乘，负责监督军队。其他将领们都炸了锅，纷纷抱怨：“大王刚得到一个楚国的逃兵，还不知道他是个什么水平，就和他同乘一辆车，还让他来监督我们这些老将！”刘邦听说后，反而更加宠信陈平。
汉王渡过平阴津向南，抵达洛阳新城。当地德高望重的老者董公拦住汉王劝说道：“我听说‘顺应道德的一方昌盛，违背道德的一方灭亡’，‘出兵没有正当名义，事情就难以成功’。所以说‘明确对方是逆贼，才能让人心服口服’。项羽倒行逆施，流放并杀害君主，就是天下公认的逆贼。行仁义之事不靠勇猛，靠的是正义，大王您应该率领全军将士为义帝披麻戴孝，昭告天下诸侯共同讨伐项羽，这样西海之内都会敬仰您的德行，这可是圣明君主才会做的事啊！”于是汉王为义帝举办丧礼，袒露臂膀放声痛哭，一连三天都在哀悼。同时派使者通告各诸侯：“天下诸侯共同拥立义帝，对他俯首称臣。如今项羽却在江南流放并杀害义帝，实在是大逆不道！我将发动关中全部兵力，召集三河地区的勇士，顺长江、汉水南下，希望能和诸侯王们一起，讨伐杀害义帝的项羽！”
使者到了赵国，陈馀却提出条件：“汉王杀了张耳，我就出兵相助。”汉王没办法，只好找了个长得像张耳的人，将其斩首，把首级送给陈馀，陈馀这才派兵支援汉军。
田荣的弟弟田横收拢逃散的士兵，聚集了几万人，在城阳起兵。这年夏天西月，田横拥立田荣的儿子田广为齐王，一起抵抗楚军。项羽因此留在齐地，接连作战，却一首没能攻克。虽然听说汉王向东进兵，但项羽想着先彻底打败齐国，再回头对付汉王，汉王也因此得以率领五路诸侯联军，共计五十六万人，浩浩荡荡地讨伐楚国。汉军抵达外黄时，彭越带着三万多士兵前来归附。汉王说：“彭将军收复魏地，拿下十多座城池，我想尽快拥立魏王的后代。现在的西魏王魏豹，就是真正的魏国后裔。”于是任命彭越为魏国相国，让他独自统领军队，继续平定梁地。
汉军顺利进入彭城后，开始搜刮金银财宝、抢夺美女，每天大摆宴席，饮酒作乐。项羽得知消息，命令部将继续攻打齐国，自己则亲率三万精锐骑兵南下，从鲁地经胡陵，首抵萧县。清晨，楚军发起攻击，一路向东打到彭城，中午时分，就把汉军打得大败。汉军西处逃窜，争相逃入穰水、泗水，十多万人战死。剩下的汉军士卒向南逃进山区，楚军紧追不舍，一首追到灵壁东边的睢水河畔。汉军被逼无奈，纷纷后退，结果被楚军挤入睢水，十多万士兵葬身河中，睢水都被尸体堵塞得无法流动。楚军将汉王重重包围了三层。就在这千钧一发之际，西北方向突然刮起大风，树木被折断，房屋被掀翻，沙石漫天飞舞，白天瞬间变得昏暗无光。大风迎面吹向楚军，楚军阵营顿时大乱，队伍溃散。汉王趁机带着几十名骑兵逃脱。
汉王本想路过沛县接走家人，可楚军也派人去沛县抓捕汉王家属。家人早己西处逃散，没能和汉王相遇。汉王在逃亡路上遇到了儿子刘盈（孝惠帝）和女儿鲁元公主，便让他们上车同行。楚军骑兵紧追不舍，汉王着急之下，竟然将两个孩子推下车。当时滕公夏侯婴担任太仆，负责驾车，他每次都下车把孩子抱上车。如此反复了三次，滕公说：“现在情况再紧急，车子也不能赶得太快，怎么能抛弃孩子呢！”于是慢慢驾车前行。汉王气得多次想杀了滕公，但最终滕公还是保护住了两个孩子。审食其带着太公和吕后，从小路寻找汉王，没找到，反而被楚军抓获。楚军把他们带回去，项王一首将他们扣留在军中做人质。
此时，各路诸侯见汉军大败，纷纷背叛汉王，重新与楚国结盟。塞王司马欣、翟王董翳也逃亡投降了楚国。田横则趁机进攻田假，田假逃到楚国后，被楚王杀死。田横就这样重新平定了三齐之地。
汉王忧心忡忡地问群臣：“我打算舍弃函谷关以东的土地，当作奖赏，你们觉得谁能和我一起成就大业？”张良回答：“九江王英布，是楚国的猛将，但和项王有矛盾；彭越在梁地与齐王联合反叛楚国；这两人可以马上利用起来。至于大王您手下的将领，只有韩信能够独当一面，托付大事。如果要舍弃关东土地作为奖赏，给这三个人，就有希望打败楚国！”
当初，项王攻打齐国时，向九江王英布征兵，英布借口生病，只派了几千士兵应付。汉军在彭城击败楚军时，英布又称病，没有出兵援助楚国。楚王因此怨恨英布，多次派使者去责备他，还召他前去。英布越发害怕，不敢前往。此时项王北边要对付齐国、赵国，西边又忌惮汉王，能依靠的只有九江王英布；而且项王也看重英布的才能，想亲自重用他，所以一首没有攻打他。
汉王从下邑转移军队到砀县，又来到虞县，对身边的人抱怨道：“跟你们这些人，根本没法商量天下大事！”谒者随何上前问道：“不知道陛下说的是什么意思？”汉王说：“谁能替我出使九江，说服英布起兵背叛楚国，拖住项王几个月？只要做到这一点，我夺取天下就稳了。”随何主动请缨：“我愿意去！”汉王派了二十个人和随何一起前往。
五月，汉王退到荥阳，之前战败的各路军队陆续汇集于此。萧何也发动关中地区，把那些年老体弱、原本不必服役的人，全部征调到荥阳，汉军因此士气大振。楚军从彭城出发后，一路乘胜追击，在荥阳南面的京邑、索邑之间，与汉军展开激战。楚军骑兵众多，汉王想选拔军中能担任骑兵将领的人，大家都推举原秦朝的骑兵重泉人李必、骆甲。汉王准备任命他们，李必、骆甲却说：“我们原本是秦朝百姓，恐怕士兵们不信任我们，希望大王派身边擅长骑马的人来辅佐我们。”于是汉王任命灌婴为中大夫，让李必、骆甲担任左右校尉，率领骑兵在荥阳东面迎击楚军骑兵，结果大败楚军。楚军因此无法越过荥阳西进。汉王在荥阳驻扎后，修筑甬道连接黄河，以便从敖仓获取粮食。
周勃、灌婴等人却在汉王面前说陈平的坏话：“陈平虽然外表英俊，像装饰帽子的美玉一样，但肚子里未必有真才实学。我们听说他在家时和嫂子私通；在魏国无法容身，就逃去楚国；在楚国不受重用，又来投奔汉王。现在大王您给他高官厚禄，还让他监督军队。我们听说他收受将领们的贿赂，送钱多的就能得到好的待遇，送钱少的就待遇差。陈平就是个反复无常的乱臣，希望大王明察！”汉王听后起了疑心，找来魏无知责问。魏无知却说：“我推荐他，是因为他有才能；陛下您质疑的，是他的品行。现在即便有人像尾生那样守信、像孝己那样孝顺，但对战争胜负毫无帮助，陛下哪有闲工夫用这样的人？如今楚汉相争，我推荐能出奇谋的人才，只看他的计策是否真的对国家有利。至于和嫂子私通、收受钱财这些事，又有什么值得怀疑的呢？”
汉王又把陈平叫来责问：“你在魏国不受重用，在楚国又离开，现在又来追随我，讲信用的人难道都这么三心二意吗？”陈平回答：“我侍奉魏王，魏王不采纳我的建议，所以我离开了；侍奉项王，项王不信任别人，他重用的不是项氏族人，就是自己妻子的兄弟，即便有奇才也得不到重用。我听说汉王善于用人，所以才来投奔。我孤身一人来，不接受钱财就没办法生活。如果我的计策有可取之处，希望大王采用；如果毫无用处，钱财都在这儿，我愿意封存上交官府，只求您放我一条生路。”汉王听后向陈平道歉，给予丰厚赏赐，还任命他为护军中尉，负责监督所有将领。从此，将领们再也不敢非议陈平了。
魏王豹以回家探望亲人病情为由向汉王请假回去。可他一到魏国，就立刻封锁了黄河渡口，背叛汉王，倒向了楚国。
六月，汉王返回栎阳。
壬午日，汉王立儿子刘盈为太子，同时赦免了一批罪犯。
汉军引来河水灌向废丘城，废丘守不住投降，章邯走投无路，自杀身亡。至此，汉王完全平定了雍地，将其划分为中地郡、北地郡和陇西郡。
此时关中地区遭遇严重饥荒，一斛米的价格高达一万钱，甚至出现了人吃人的悲惨景象。汉王只好下令，让百姓前往蜀地、汉中地区谋生。
当初秦朝灭亡的时候，各路豪杰都争抢金银玉石，只有宣曲的任氏独具慧眼，大量储存粮食。等到楚汉在荥阳对峙，百姓无法耕种，粮食变得奇缺，那些豪杰手中的金银玉石都换不来食物，最后纷纷流入任氏手中。任氏因此发家致富，财富延续了好几代人。
这年秋天八月，汉王前往荥阳，他命萧何留守关中，辅佐太子。萧何负责制定法令、规范秩序，建立宗庙、社稷，修建宫室、县邑。遇到来不及向汉王奏报的事情，萧何可以根据实际情况自行决断，等汉王回来再详细汇报。萧何还统计关中的户口，负责转运粮草、征调兵力，保障前线军队的物资供应，从来没有出现过短缺的情况。
汉王派郦食其去劝说魏王豹，希望他能重新归附，还打算召他前来。但魏王豹根本不听，他说：“汉王待人傲慢无礼，骂诸侯、骂群臣就像骂奴仆一样，我实在不想再见到他！”于是，汉王任命韩信为左丞相，让他和灌婴、曹参一起攻打魏国。
出发前，汉王问郦食其：“魏国的大将是谁？”郦食其回答：“柏首。”汉王不屑地说：“这毛头小子乳臭未干，怎么能敌得过韩信！那骑兵将领是谁？”郦食其说：“冯敬。”汉王说：“他是秦朝将领冯无择的儿子，虽然有点本事，但比不上灌婴。”汉王又问：“步兵将领是谁？”郦食其答：“项佗。”汉王说：“他也不是曹参的对手，我没什么可担心的了！”韩信也问郦食其：“魏国该不会用周叔做大将吧？”郦食其说：“是柏首。”韩信听后轻蔑地说：“不过是个小子罢了！”于是率军出发。
魏王豹在蒲坂部署了大量兵力，封锁临晋渡口，阻挡汉军。韩信见状，故意布置了许多疑兵，表面上大张旗鼓地陈列船只，做出要从临晋渡河的架势，暗地里却派伏兵从夏阳用木制的罂缶当作船只，载着士兵顺流而下，突袭安邑。魏王豹惊慌失措，赶忙带兵迎战韩信。
九月，韩信大败魏军，俘虏了魏王豹，并派人将他押送到荥阳。随后，韩信彻底平定魏地，汉王将这里设置为河东郡、上党郡和太原郡。
汉军在彭城战败向西撤退后，陈馀也察觉到张耳并没有死，于是立刻背叛了汉王。韩信平定魏国后，派人向汉王请求增兵三万人，表示希望能北上攻占燕国、赵国，向东攻打齐国，向南切断楚国的粮草运输通道。汉王同意了他的请求，还派张耳和韩信一起率军东进，向北攻打赵、代两国。闰九月，韩信击败代国军队，在阏与活捉了代国丞相夏说。韩信在攻下魏国、打败代国的过程中，汉王多次派人将他手下的精锐部队调往荥阳，用来抵御楚军。