韓信的驕縱日益增長，已經達到自病不覺的程度。一天，劉邦和他談及朝中諸將能力的高下，韓信一通品評，竟沒一個滿意者。劉邦目視韓信，問道：“像朕，能領多少兵馬？”韓信隨口道：“陛下統領兵馬，最多不過十萬。”劉邦麵露不悅，反問道：“卿又能領多少？”韓信很自得，答道：“像臣，多多益善！”劉邦也很不客氣地說：“既如此，卿何以被朕所擒？”韓信至此，才感覺言語欠妥，愣了片刻，隻好回答說：“陛下不善統兵，而善馭將，為此臣才被陛下所擒。且陛下所為，均由天授，非人力所能及。”言罷，倆人相視而笑。經此番對話，劉邦心中對他的疑懼有增無減。
接下來數年近於囚徒般的生活，耐力不足的韓信經曆了由失望、怨尤到憤怒、仇恨的心路曆程，最終發展到走上了謀反道路。他時時痛悔當初不聽蒯通之言，不斷思考對劉邦的“負義”如何報複。不久，他抓住了一個“機會”。
韓信與陽夏侯陳感情甚篤，恰巧劉邦任命以代相國的職務監領代、趙兩地兵權。赴任前，到韓信處辭行。韓信把左右的人都支開，拉著的手走到了庭院中，仰天長歎道：“能與將軍說說心裏話嗎？”恭敬地說：“惟將軍之命是從。”韓信遂與他密謀說：“將軍要赴任的地方是天下的軍事戰略要地，而將軍卻不是陛下所親信的近臣。如果初次有人告你謀反，陛下不一定會懷疑，如果再有人告你造反，陛下就會有所懷疑，等到第三次有人告你，陛下就會堅信不疑，必將親自帶兵來討伐你。屆時，我在京師起兵與你裏應外合，天下即可屬於你我二人。”
對韓信的這種謀略深信不疑，於是倆人就這樣定下了相機起兵，推翻劉邦漢室的陰謀。
本著這一思想，到任以後，果然開始蓄養大批賓客勇士，為叛亂做暗中準備。有一次，假滿歸鎮時，路過邯鄲，隨行車隊竟有千乘，偌大的邯鄲官舍都容納不下，由此暴露了叛亂形跡。按照禮儀，這是一種僭越。因此趙相周昌上書對提出彈劾，劉邦下令調查，驚恐不安的由此也加速了謀反的步伐。
漢高祖十年（公元前197年）九月，終於在代地公開舉起了叛旗，自立為代王，蔑視朝廷。劉邦亦如韓信所料，親自率軍征討。臨行時，劉邦已懷疑韓信與有勾結，就故意要求韓信隨軍赴前線效力。韓信認為這正是他在京城舉行謀叛的良機，因而稱病不從。他一麵派出心腹秘密與聯絡，一麵與家臣密謀，決定乘夜間詐稱皇帝詔書，騙過監管官吏，釋放京城監獄中的囚徒和官奴，以他們為兵變的武裝力量，襲擊呂後和太子。一切部署既定，隻待密報一到就開始行動。然而卻有所不料，因此時淮陽府中有一舍人得罪於韓信，信囚其欲殺，舍人之弟為救兄，便將韓信的密謀告發於呂後。
呂後打算立即召見韓信加以懲處，又恐其識破難以達到目的。於是同相國蕭何商量，讓人詐稱從代地前線歸來，報告兵敗身死，令群臣皆上朝祝賀。韓信聽到這個消息，正在驚魂未定不知所措之時，蕭何登門拜望，他不得不出來相迎，蕭何勸道：“主上遣使報捷，諸將皆賀，雖身體不適，也應入宮道賀，以釋眾疑，為何杜門不出呢？”
由於心中藏私，恐別人生疑，聽了蕭何的話，韓信勉強入宮朝賀。剛一進宮門，迎接他的便是全副武裝的衛士，回顧蕭何，已不知所往，惟有呂後坐在殿中怒目以待，韓信隻能束手就擒，並最終被誅。
繼韓信之後，頗具實力的梁王彭越、淮南王黥布相繼被剪除。就像當初從普通將校中拔擢韓信為大將軍一樣，在以韓信為代表的王侯稍稍露出叛逆的苗頭之時，劉邦就采取了斷然措施，保證了漢王朝的穩定。