在公元前206年,即汉王元年的五月,刘邦让萧何任丞相,负责管理后方巴蜀地区,他亲自和韩信领兵从陈仓(现在陕西宝鸡东)偷渡,迅速占领了关中全部,至此,着名的楚汉战争正式爆发。

    楚汉战争分为两个阶段,前一阶段是刘邦处于下风,屡次被项羽杀得大败而归。后来,刘邦离间了项羽和范曾,逐渐占据上风,最后将项羽彻底打败。

楚汉双方又对阵了十个多月,因为有关中和蜀地的支援,刘邦逐渐占了上风,而项羽则兵源缺乏,粮草不足,难以和汉军抗衡。在侯公的撮合下,项羽和刘邦定下了停战协定:楚汉以鸿沟(现在河南荥阳、中牟和开封一线)为分界线,东西分治。协定达成之后,项羽将战争中擒获的刘邦的父亲和妻子送还。

    项羽领兵东返,刘邦也打算领兵回关中。张良和陈平则极力劝说刘邦趁机灭掉项羽,因为这时项羽兵不精粮不足,万一他回到彭城,等于是纵虎归山。刘邦听了赶紧命令追击。同时派人命韩信和彭越火速集结,合击项羽。

    在公元前202年的十月,刘邦追上了项羽,但到了固陵(现在河南太康西)时,韩信和彭越的军队还没有到达。项羽向汉军猛烈反击,将汉军击溃。刘邦只得坚守不出,并马上派人许诺韩信和彭越,在击败项羽后立即封他们为齐王和梁王,于是韩信和彭越立即进兵。同时,楚的大司马周殷也被刘邦派人劝降,淮南王英布领兵也赶来会师。汉军会合各路援军共三十万,和项羽决战垓下。夜里,围困项羽的汉军唱起了楚国苍凉的歌,使项羽以为汉军已占有全部楚地。走投无路的项羽在大帐中和心爱的虞姬饮酒,乘着酒力慷慨而歌:“力拔山兮气盖世,时不利兮骓不逝。骓不逝兮可奈何,虞兮虞兮奈若何!”

    虞姬当着项羽的面含泪自刎,项羽擦去眼泪,跃马率领八百骑兵趁夜突围,在渡过淮河后,身边只剩下了一百人,向东撤退,在东城(现在安徽定远东南)被灌婴的骑兵追上,项羽随从只有二十八人了,和汉军激战三次,杀伤几百汉军后,项羽最后横剑自刎。