（一）破三秦
項羽入鹹陽，燒阿房宮、殺秦王子嬰。項羽表麵上尊楚懷王為義帝，實際卻將其發配到了江南，自立為西楚霸王，定都彭城（今江蘇省徐州市），同時分封十八個諸侯，其中封劉邦為漢王，領巴蜀及漢中地，並故意封秦降將章邯、司馬欣、董翳（意）為雍王、塞王、翟王，領關中地，以扼製劉邦。劉邦隻好忍氣吞聲接受封號。
劉邦受封為漢王之後，非常不滿，因為這違反了楚懷王先入關中者為王的諾言，所以想馬上起兵攻打項羽。但是蕭何等人認為，目前劉邦的力量遠不及項羽，不如暫時先入漢中為王，先治理好巴蜀，然後以此為根據地，到時再與項羽爭奪天下，也為時不晚。劉邦接受了蕭何的意見，於四月帶領著項羽給的三萬士兵以及幾萬自己的舊部入漢中就王位。他還為了麻痹項羽，沿途燒毀了去往漢中的棧道（用木板架在懸崖上鋪成的道路），表示再也無意出兵。劉邦入漢中後，項羽也率軍東歸。五六月，齊國貴族後裔田榮不滿分封，趕走齊王，殺膠東王，自立為齊王。項羽專心去攻打田榮，對西邊沒有加強防範。
劉邦到了南鄭後，由於士卒水土不服，思念家鄉，軍心不穩，時有逃亡者。韓信向劉邦建議：“士卒都是山東（函穀關以東）人，現在日夜盼望東歸，利用這種情緒，可以向東發展，爭權天下。”劉邦也認為在漢中時間長了，影響軍心和鬥誌。他就利用項羽在忙於解決東方幾個諸侯國叛亂之機，讓蕭何留守漢中，治理後方，自己率領軍隊東進。十月，劉邦揮軍東出，拜韓信為大將，明修棧道，暗度陳倉（今陝西省寶雞市東），名為義帝發喪，派人聯絡諸侯，公開聲討項羽，出其不意地一舉擊敗項羽分封的雍王章邯，迫使塞王司馬欣、翟王董翳投降，很快就控製了整個關中地區，拉開了五年楚漢戰爭的序幕。
（二）初戰彭城
劉邦占領關中以後，讓蕭何治理，把它變成劉邦的大本營。這時劉邦乘項羽的主力陷入山東正在鎮壓齊國叛亂之機，率領主力出關東下，直奔項羽的後方彭城。
劉邦的進軍很順利，沿途吸收了很多降服的諸侯軍，並率領五十萬諸侯聯軍一舉攻占彭城。項羽聽說彭城被劉邦占領，急率精兵三萬連夜奔回救彭城。
這時的劉邦被勝利衝昏了頭腦，日夜置酒高歌，慶祝勝利，毫無戒備，結果被項羽的軍隊擊敗。劉邦在撤退過程中，又散亂不成軍，被項羽追上後全軍潰敗，被殲三十餘萬。劉邦的父親和妻子也都為項羽所俘獲，他僅率數十騎逃脫。各路諸侯軍見劉邦大敗，又紛紛倒戈，脫離劉邦而投向項羽，劉邦的處境非常困難。
劉邦帶領著數十騎一直退到了滎陽、成皋（今河南滎陽汜水鎮）一帶，才停下來收集散卒，進行整頓。這時韓信帶了一部分軍隊前來滎陽與劉邦會合，蕭何也從關中不斷增派援兵，劉邦稍稍恢複了力量。他變攻勢為守勢，利用成皋一帶依山傍水、地勢險要的特點，構築防禦工事，準備抵抗項羽的進攻。當項羽的追兵到達的時候，劉邦在滎陽東南的京、索一帶，擊敗了項羽的軍隊，阻止了楚軍的西進。雙方在成皋一帶進入了相持階段。
（三）爭奪成皋
五月，劉邦到達滎陽，擊敗了楚的追兵，得以喘息，穩住了陣腳，遂重整軍隊，依托關中基地和有利地勢與項羽長期抗爭。
此時劉邦總結了彭城之戰失敗的教訓，改變了與項羽進行主力決戰的辦法。張良幫助劉邦分析了項羽內部的各種矛盾，提出了用政治鬥爭分化瓦解項羽的力量，采取派軍隊深入項羽的後方，破壞其根據地，南北夾攻，使項羽處於前後左右受敵，疲於招架的境地。
劉邦同意張良的分析，他派蕭何留守關中，自己率主力與項羽在滎陽、成皋一帶對峙；命令韓信開辟北麵戰場，消滅燕、趙、魏、代和三齊，從側麵威脅項羽的後方；劉邦還派彭越深入項羽腹地，流動作戰，騷擾項羽的運輸線。六月，劉邦派兵攻廢丘，迫章邯自殺，解除了後顧之憂；派人說服英布反楚歸漢，並采用陳平的離間計，使項羽和他的主要謀士範增發生矛盾，氣死了範增。所以這時主戰場，雖然劉邦在項羽的軍事打擊下，連連失利，被迫放棄了軍事重鎮滎陽和成皋，項羽在這裏取得了主動權；但在其他戰場上，項羽卻處在被動挨打的地位。