正月，項羽自立為西楚霸王，在梁、楚地區的九個郡稱王，建都彭城。背棄原來的約定，改立沛公為漢王，在巴、蜀、漢中稱王，建都南鄭。把關中瓜分為三，封立秦朝的三個將領：章邯為雍王，建都廢丘，司馬欣為塞王，建都櫟陽，董翳為翟王，建都高奴。封楚將瑕丘申為河南王，建都洛陽。封趙將司馬卬為殷王，建都朝歌。趙王歇遷徙代地稱王。封趙將張耳為常山王，建都襄國。封當陽君黥布為九江王，都六縣。封楚懷王柱國共敖為臨江王，建都江陵。封番君吳芮為衡山王，建都邾縣。封燕將臧荼為燕王，建都薊縣。原來的燕王韓廣遷徙遼東稱王。韓廣不服從，臧荼攻殺韓廣在無終。封成安君陳餘河間三縣，住在南皮。封給梅鋗十萬戶。四月，在項羽旄麾之下罷兵散歸，諸侯各自回到封國。
漢王回國，項王派三萬兵士跟隨，楚國和其他諸侯國的士卒仰慕漢王而追從的有幾萬人。他們從杜縣南麵進入蜀中，離開後就燒斷棧道，以防備諸侯軍和匪徒的襲擊，也向項羽表示沒有東進的意圖。到達南鄭，那些將領和士卒很多在中途逃亡回去，士卒都唱歌表示思念回到東方。韓信勸漢王說：“項羽封諸將有功的為王，而大王獨自被封在南鄭，這實際上是貶徙。軍中官吏和士卒都是崤山以東的人，日夜盼望回家鄉。乘他們氣勢旺盛時加以利用，可以建立大的功業，等到天下已經平定，人人都安下心來，就不能再利用了。不如決定向東進軍，爭奪天下大權。”
項羽出了函穀關，派人遷徙義帝。說：“古代做帝王的統轄千裏見方的土地，必須居住上遊。”就派使者把義帝遷徙到長沙郴縣，催促義帝快走。群臣漸漸地背叛了義帝，項羽就暗地裏讓衡山王、臨江王襲擊他，把義帝在江南殺死。項羽怨恨田榮，封齊將田都為齊王。田榮惱怒，就自立為齊王，殺死田都，反叛項楚，把將軍印給予彭越，讓他在梁地起兵反楚。楚派蕭公角攻打彭越，彭越大敗蕭公角。陳餘怨恨項羽不封自己為王，派夏說遊說田榮，借兵攻打張耳。齊借兵給陳餘，擊敗了常山王張耳，張耳逃跑後歸附了漢王。陳餘從代接回趙王歇，又立為趙王，趙王就封陳餘為代王。項羽大怒，出兵北向擊齊。
八月，漢王用韓信的計策，從故道回軍，襲擊雍王章邯。章邯在陳倉迎擊漢軍，雍王兵敗退走，在好畤停下來接戰，失敗後，逃到廢丘。漢王隨即平定了雍地。向東到達鹹陽，率軍圍困雍王於廢丘，而派遣將領攻占了隴西、北地、上郡。派將軍薛歐、王吸出武關，借助王陵駐紮在南陽的兵力，迎接太公、呂後於沛縣。楚聽到這一消息，出兵在陽夏阻擋，漢軍不能前進。楚讓原吳縣縣令鄭昌為韓王，抵抗漢軍。
二年，漢王東出奪取城邑，塞王司馬欣、翟王董翳、河南王申陽都投降了。韓王鄭昌不願歸附，漢王派韓信打敗了他。於是設置了隴西、北地、上郡、渭南、河上、中地各郡，關外設置了河南郡。改立韓太尉信為韓王。將領中以一萬人或一郡投降的，封給一萬戶。漢王下令整修河上郡內的長城。各處原來的秦朝苑囿園池，都讓百姓開墾耕種。正月，俘虜了雍王的弟弟章平。漢王大赦有罪的人。
漢王出函穀關到達陝縣，撫慰關外父老。回來後，張耳來拜見他，漢王給了他優厚的待遇。
二月，漢王下令廢掉秦社稷，改立漢社稷。
三月，漢王從臨晉關渡過黃河，魏王豹率兵隨從，攻下河內，俘虜了殷王，設置河內郡。向南渡過平陰津，到達洛陽。新城三老董公攔住漢王，用義帝死這件事遊說漢王。漢王聽了，袒臂大哭，於是為義帝發喪，哭吊三天。派遣使者通告諸侯說：“天下共同擁立義帝，對他北麵稱臣。現在項羽把義帝放逐，在江南襲擊殺害了他，大逆無道。我親自為他發喪，諸侯都要穿白色喪服。全部調撥關內的兵力，征集三河的士卒，沿江漢南下，願意跟隨各諸侯王討伐楚國殺害義帝的人。”
當時項王北進攻打齊國，田榮和他在城陽作戰。田榮兵敗，逃到平原，平原的百姓殺了他，齊地都投降了楚國。楚兵焚燒齊人的城郭，擄掠他們的子女，齊人又反叛楚國。田榮的弟弟田橫立田榮的兒子田廣為齊王，齊王在城陽反楚。項羽雖然聞知漢軍東進，但既然已經與齊軍交戰，就想打垮齊軍之後迎擊漢軍。漢王利用這個機會劫取了五諸侯的兵力，進入彭城。項羽聽到這一消息，就帶兵離開齊，由魯地出胡陵，抵達蕭縣，與漢軍在彭城靈壁東麵的睢水上激戰，大敗漢軍，殺死了很多士卒，（由於屍體的堵塞，）睢水都不能流通了。楚軍從沛縣擄取了漢王的父母妻子，放在軍中作為人質。這個時候，諸侯看到楚軍強盛，漢軍敗退，又都離開漢歸附楚。塞王司馬欣也逃到楚國。
呂後的哥哥周呂侯為漢帶領一支軍隊，駐紮在下邑。漢王到他那裏，漸漸收集士卒，駐軍於碭縣。漢王西行經過梁地，到了虞縣，派謁者隨何到九江王黥布那裏，漢王說：“你能讓黥布舉兵叛楚，項羽必定留下來攻打他。如果能夠滯留幾個月，我一定可以取得天下。”隨何去說服九江王黥布，黥布果然背叛了楚國，楚國派龍且去攻打他。