鴻門宴之後，項羽便領兵西進，進入了鹹陽城，並在鹹陽城中大肆屠殺，秦王子嬰也被殺死，阿房宮被項羽放火焚燒，烈火延燒了三個多月，整個鹹陽城幾乎化為了灰燼，項羽取了秦宮的財寶，擄取了秦宮的婦女，都帶回關東去了。當時有位蔡生（一說韓生），大概是秦朝的博士，去求見項羽，建議他留居關中，極言關中形勢險要、土地肥沃，建都於此地，可以稱霸天下。這個建議在戰略上的指導思想，就是勸項羽抓住曆史機遇，像秦始皇那樣，再做一番統一天下的事業。以項羽當時的威望和實力而言，應該說完全有可能。孰知項羽軍事上堪稱奇才，政治上卻是個文盲，這會兒腦子裏轉的念頭，一是想當一個天下無敵的霸主，二是快點兒回江東去向父老炫耀。何況鹹陽已被自己糟蹋成焦土一片，有啥可留戀的？於是便對蔡生說：“富貴不歸故鄉，如穿錦衣夜行，有誰知道？”蔡生沒想到這個威震諸侯的西楚霸王，居然如此淺薄，退出後搖頭歎氣：“人言楚人沐猴而冠，果然如此。”這話傳到項羽耳朵裏，馬上下令把蔡生抓回來，活活烹死。劉邦和項羽的待人之別，是顯而易見的，誰比較能掌握戰地民心，自是不言而喻的。
項羽作為伐秦聯軍的統帥，在滅秦之後，善後的處理和新體製的重建，都由他來策劃。首先他給反秦聯軍名義上的盟主楚懷王，封了“義帝”之尊號，而實質上，僅讓他管理長沙郴縣一地；而項羽自己以彭城為都，挾有九郡，自稱“西楚霸王”。其次，按照各人的功績分封了18個將軍及舊王族的人為王。劉邦被封為漢王，領地是巴、蜀和漢中共3郡4l縣，國都為南鄭（今陝西南鄭）。
分封完後，項羽讓大家到各自的諸侯國去就職，劉邦也隻好到南鄭去。項羽隻分給了劉邦三萬軍隊，後來又有一些人追隨他到了南鄭，但總兵力也不足十萬，劉邦暫時還無法和項羽抗衡，隻能坐待時機。為了消除項羽對他的猜疑，也為了防止其他王侯入漢中襲擊自己，劉邦接受張良建議將通向漢中的棧道燒毀了。這樣，從陳勝、吳廣起義反秦到秦朝最終滅亡，長達三年之久的戰亂得到了暫時的平息。
楚漢相爭，一統天下
暗度陳倉，上演楚漢之爭
結束了反秦鬥爭後，各路豪傑在一夜之間失去了共同的目標，也就失去了暫時的凝聚力，他們之間的矛盾也就開始浮現出來。項羽和範增一直在懷疑劉邦有取天下之意，雖在鴻門宴中已化解了雙方的衝突，劉邦也鄭重地作了聲明，但項羽恐他背約，乃封他到巴蜀之地，因為此地道路險阻，不易造反，且為關中之地的一部分，劉邦於是成了漢王。項羽又將關中之地，分而為三，封給秦的三降將，意在圍阻劉邦。劉邦不滿意項羽的分封，心中忿忿不平，想和項羽一戰，然而蕭何等人安慰他說：“現在若要和項羽作戰，毫無勝算，我們應先在漢中安定下來，養精蓄銳，然後才有能力和項羽爭霸。”劉邦亦覺有理，就率兵到漢中去了。
當下對於項王之分封，表示不滿的不隻劉邦一人，因此在不到一個月之內，齊國發生內亂，又波及趙國，情勢大亂，很快，齊、趙兩封王就開始了與項羽的戰爭。項羽震怒，遂出兵北向擊齊，以維持自己“霸王”的地位。
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，將士們不服南鄭地方的水土，日夜思念家鄉，士氣低落。若再不決斷的話，恐生嘩變。齊國起兵反叛正好給劉邦創造了進兵的絕好機會。恰逢此時，蕭何又向他推薦了未來的開國元勳韓信，蕭何對劉邦說：“大王如果要爭霸天下，非重用韓信不可。”韓信被封為大將後，提議立即出兵東進：“我們的將士都是山東（指函穀關以東地區）之人，現在正好可以利用他們東歸回家的強烈願望，鼓舞士氣，東進之後必將建功立業。事不宜遲，應當立即進兵。”但是，要進兵也要師出有名。偏偏在這個時候，項羽殺了他們共同推舉的領袖——義帝，這就給了劉邦最好的借口，他用韓信之計，攻關中三秦降將，又借口為義帝發喪，領兵東進，準備要和項羽爭奪天下。
公元前206年5月，劉邦以蕭何為丞相，負責管理後方巴蜀地區，自己則和韓信率大軍“明修棧道、暗度陳倉”，很快便占領了整個關中。至此，長達四年的楚漢戰爭正式爆發。
漢王轉強，霸王“斷臂”
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11月，趁著項羽與齊、趙激戰之時，劉邦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；鄭王被韓信擊破，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，予民耕種。此舉盡得天下民心。