劉邦頷首同意，讓張良留下向項羽辭謝，自己則帶著樊噲、夏侯嬰等親信從小路逃回霸上。臨行前，張良問劉邦：
“大王來時帶些什麼禮物？”
劉邦回答說：
“我帶了一對白玉璧，準備獻給項王；還有一對玉酒杯，要送給範增。剛才沒敢獻，你一會替我獻吧。”
項羽見劉邦等人久久不回，便讓都尉陳平出去尋找。陳平是陽武（今河南省原陽縣東南）人，出身低微，但飽讀詩書，滿腹韜略，但頗不受項羽重視。他在席間見到劉邦，便知將來奪取項王天下的必是劉邦，由此產生了棄項羽而投劉邦的念頭。所以，陳平假意出去尋找一番，就回來稟告說：
“沛公等人正在上廁所。”
過了好半天，張良估計劉邦等人已經回到霸上了，就走進大帳，對項羽辭謝說：
“沛公酒量淺，已經喝醉了，不能親自前來向大王告辭，謹叫我奉上白玉璧一對，敬獻給大王；還有玉杯一對，敬獻給範大將軍。”
項羽忙問：
“沛公在哪裏？”
張良回答說：
“聽說大王有意責備他，他已經回到軍中了。”
項羽接過白玉璧，默然放在座位上。範增接過玉杯後，一把將其丟在地上，拔劍亂砍，氣憤地對項羽說：
“你真是不足與謀啊！將來奪取項王天下的一定是沛公，我們這些人已經是他的俘虜了！”
（三）
項羽在鴻門宴上錯過了誅殺劉邦的機會，而劉邦一回到軍營就立即下令殺掉了叛徒曹無傷。
看著眼前發生的一切，韓信十分難過。他不但為項羽感到惋惜，也為自己哀歎不已。與範增、陳平等人一樣，他已經敏銳地意識到，項羽根本無法成就霸業，將來一統天下的必是劉邦。既然如此，自己作為一個微不足道的郎中，在項羽身邊也就不會再有出人頭地的機會了。
韓信的判斷是正確的。幾天之後，項羽領兵進入鹹陽，殺掉了秦降王子嬰，屠城數日，又一把大火燒掉了鹹陽宮，大火連燒而不滅。項羽的種種表現說明，他已經從昔日的大英雄變成了一個暴君。
項羽還盡收關中的金銀、珠寶、美女，準備返回楚地。有人建議說：
“關中之地易守難攻，且土地肥沃，物產豐富，在此建都定能成就萬世不易之霸業。”
然而項羽不以為然：
“富貴不還鄉，如錦衣夜行，有誰會知道呢？”
不少人都為項羽感到惋惜，認為他不該棄關中而去。那個建議項羽在關中建都的人更是直言不諱地說：
“我聽說，楚國人沐猴而冠，起初還不相信。如今看來，這句話一點也不假。”
項羽聞知此事後，立即將那人抓住，丟在油鍋裏烹死了。
漢高祖元年春，項羽派人前往彭城，去問楚懷王如何分封天下。楚懷王回答說：
“就按照我們之前的約定分封吧。”
實際上，項羽早有打算，他派人去問楚懷王不過是走走過場而已。項羽與各諸侯及諸將商議之後，決定尊楚懷王為義帝，作為形式上的天下共主。接下來，項羽便開始分封天下諸侯了。在各諸侯和義軍將領中，項羽最不放心的是劉邦。按照義帝與諸將的約定，項羽應該封劉邦為關中王。但作為一名傑出的軍事家，項羽明白這樣做的後果。劉邦野心勃勃，定然會據關中之地，效法當年的秦始皇，東向爭霸，一統天下。
為防範劉邦東向爭奪天下，項羽與範增秘密商議對策。範增說：
“既然義帝與諸將有約在先，就不得不將劉邦封於關中。否則，大王負約，恐天下諸侯不服啊！”
項羽也說：
“亞父所言極是。但劉邦野心勃勃，不得不防。”
範增說：
“巴、蜀之地山高路遠，但早已歸屬秦國。早些時候，秦國流放的犯人多居住在那裏。可以說，巴、蜀之地也屬於關中。”
項羽聞言大喜，立即封劉邦為漢王，領巴、蜀、漢中之地，以南鄭（今山西省南鄭縣）為都。為防止劉邦北出秦嶺而取關中，項羽又封秦朝降將章邯為雍王，領鹹陽以西的土地，以廢丘（今陝西省興平縣東南）為都；封司馬欣為塞王，領鹹陽以東至黃河岸邊之地，以櫟陽（今陝西省西安市臨潼區北部）為都；封董翳為翟王，領上郡（今陝西省東北）之地，以高奴（舊址說法不一，一般認為即今陝西省延安市）為都，從而牢牢地守住關中，牽製劉邦的勢力。