這時候的劉邦，除了擁有天時以外，並不擁有地利與人和。因為貧瘠的南鄭並不能為他提供足以發動反項羽戰爭的物質儲備，而他的軍隊到了貧瘠的南鄭後，偏偏不服水土，日夜思歸，若再不決斷的括，恐生嘩變。但劉邦恰恰是那種給點陽光就燦爛的人，在他擁有了齊國田榮起兵反項羽的天時以後，蕭何又向他推薦了今後的開國元勳韓信，所以，劉邦斷然出兵。公元206年五月，劉邦以蕭何為丞相，留守巴蜀，自己則和韓信率大軍暗度陳倉，很快占領了整個關中，楚漢戰爭爆發。
如果說受封漢王前的劉邦還是一個豪傑的話，那麼受封後的劉邦就開始了向統治豪傑的王者轉變的過程。公元前205年十一月，正當項羽與齊、趙激戰時，高祖率兵出關向中原進軍。從這時起，劉邦開始將各路豪傑收歸麾下：河南王申陽主動投降；鄭昌被韓信擊破，也被迫投降；西魏王豹帶兵投降；殷王司馬欣被擊敗後俘虜，一時聲勢浩大。同時，為瓦解敵方和鞏固後方，他下令若敵方將領率萬人以一郡降封為萬戶，又下令開放秦朝原來的苑囿園池，令民耕種。此舉盡得天下民心。
四月，劉邦在占據洛陽後，率各路豪傑軍隊56萬人東向伐楚，很快攻下了彭城。項羽起初並沒有把劉邦放在眼裏，他的如意算盤是把齊國徹底擊破後，再全力對付劉邦。這時聽說劉邦已經占領彭城，不得不便率領精兵3萬，急返彭城。項羽畢竟擁有過人的勇猛，麾下也兵強馬壯，到彭城後向漢軍發動進攻，一日之中，大破劉邦。劉邦率部沿穀、泅二水退逃，被殺死十幾萬人。又在靈璧東濉水上被項羽追上，又有十幾萬漢軍被殺死，“濉水為之不流”。劉邦僅與數十騎逃脫，路上恰遇女兒和兒子，而父親和妻子卻被楚軍俘虜。各路諸侯看到劉邦大敗，紛紛叛離。劉邦退到滎陽，陷入困境之中。但經略關中的蕭何卻又一次救了他。蕭何將關中56歲以上的老人和不滿20歲的青年都征入部隊，派來增援劉邦，劉邦又收集了一些殘兵敗卒，再加上韓信也收兵前來會合，劉邦方得以恢複元氣。
痛定思痛，劉邦在大敗於項羽後，將初出關中時的驕傲情緒放下，開始考慮如何對付強大的項羽。他先是穩住陣腳，在滎陽南邊京、索之間擊破楚軍，保證了後方的穩定。之後又派說客說降英布叛楚。英布是項羽手下的一員猛將，他的反叛不僅使項羽喪失了一支重要的力量，同時由於項羽要分兵平叛，也給劉邦的正麵戰場減輕了壓力。
當時，漢軍在滎陽一帶設防。為了保證軍糧，漢軍修築甬道，從黃河上通過，到原秦的大糧倉敖蒼去搬運糧食。項羽卻多次侵奪漢軍的甬道，使漢軍缺乏糧食。
糧道一斷，滎陽城又被項羽圍困，劉邦無奈，向項羽請和，以滎陽以西為漢；項羽準備答應，但範增認為：“現在要徹底消滅漢已很容易，如果放過這個機會，以後肯定要後悔。”於是，項羽不再同意講和。劉邦就使用陳平之計離間項羽和範增。項羽派使者來勸降，劉邦讓人捧著豐盛的食物去招待。看見使者，假裝驚愕說：“我以為是亞父的使者，原來卸是項王使者。”然後把好萊好飯拿走，換上很差的飯菜。使者很生氣，回去報告項羽。項羽從此懷疑範增與漢私通，範增提的一些主張不再采納。範增為此大怒，對項羽說：“天下事大局已基本定了，大王你好自為之吧。你讓我還是做一個普通百姓安度天年吧。”項羽同意。這樣，範增就離開了項羽，還沒有走到彭城，背上生瘡、氣憤而死。
範增走後，項羽還能憑著自己強大的實力圍攻滎陽。劉邦困在滎陽，唯一的希望就寄托在了擁有精兵的韓信身上。此時，韓信的使者到了。劉邦以為一定是韓信發兵救援的消息，沒想到打開信一看，是韓信要求劉邦給封一個假齊王的封號，這下劉邦可氣壞了，大罵：“我被困在這裏，日夜盼你發兵援，你不來救，競要自立為王……”站在旁邊的張良、陳平趕緊對他耳語：“如今你正處在困境中，怎能禁止韓信稱王呢？既然禁止不住，何不就勢封他為齊王，好好待他，讓他好好地守住齊地，不生二心，不這樣，恐怕韓信就要反叛。”劉邦聽了，立將怒氣忍了回去，改口說：“大丈夫興兵平定諸侯各國，要做就做真的，為什麼要做假的呢？”於是派張良持詔書前往，立韓信為齊王，並調韓信的兵來打楚軍。但韓信援兵遲遲不來，城內將士連日苦戰，精疲力竭，加上糧絕乏食，朝不保夕，為此劉邦焦急萬分。張良陳平本來足智多謀，此時也回天乏術。正在發愁時，中軍帳中進來一將，劉邦一看，來人是漢將紀信。
將軍紀信建議高祖，讓自己代替高祖假裝投降，以使高祖借機述離。接著劉邦召入陳平，把紀信願以死詐降一計告知。陳平聽後大喜，又想出一條妙計，在劉邦耳邊一說，劉邦連連稱妙。
於是他們就分頭行動去了。這邊，項羽接到漢使送來的“降書”後，很是興奮，忙問漢使：“你家主公何時出降？”漢使答道：“今夜就會出降。”
夜半時分，城東門突然洞開，出來一群身著甲胄的婦女，楚軍正在狐疑，隻聽一陣嬌滴滴的女聲叫道：“我等婦道人家沒衣沒食，隻好逃出求生，請將軍們高抬貴手，賞我一線生機。”