汉二年(前205年)，汉王率汉军出关，收伏魏王豹、河南王申阳、韩王郑昌，殷王司马卬降汉。结合齐王田荣、赵王歇共同击楚。四月至彭城，汉军大败而还。
刘邦采取韩信“北举燕、赵，东击齐，南绝楚之粮道，西与大王会于荥阳”，对楚实施计谋包抄的建议，在对峙对楚正面作战的同时，给韩信增兵3万，命其率军东进，斥地北方疆场。汉王派张耳与韩信一起引兵东击赵王歇，北击代王陈馀，活捉代相夏说、破代。即以俘获之精兵，弥补在荥阳对楚作战的刘邦军，援助正面疆场作战。
刘邦听后大喜，自发得得信晚。对韩信言听计从，摆设诸将筹办反击。韩信的这番群情，实际上为刘邦制定了东征以夺天下的方略。
汉王兵败彭城之时，塞王司马欣、翟王董翳叛汉降楚，齐王田荣和赵王歇也背叛并与楚媾和。六月魏王豹以探母病为由回到封国后，就封闭了河关，堵截汉军退路，叛汉与楚约和。汉王派郦生压服魏豹不成，八月任命韩信为左丞相率兵击魏。魏王把重兵布守在蒲坂，封闭河关(黄河渡口临晋关后改名蒲津关)。韩信誉心多设疑兵，摆设船只冒充要渡河关，而伏兵却从夏阳以木盆、木桶代船渡河，攻击魏都安邑。魏王豹大惊，引兵迎击韩信，韩信大胜，虏魏王豹，安定了魏国，改魏为河东郡。
汉元年(前206年)十一月，被封汉王的刘邦乘项羽打击齐地(今山东大部)田荣之机，决计出南郑(汉都，今陕西汉中市东)袭占关中(指函谷关以西地区)，东向与项羽争天下，楚汉战役发作。刘邦拜韩信为大将，以曹参、樊哙为前锋，操纵秦岭栈道(别名“阁道”、“复道”、“栈阁”。当代在今川、陕、甘、滇诸省境内峭岩陡壁上凿孔架桥连阁而成的一种门路，是当时西南地区的首要交通要道)已被汉军烧毁，三秦王松弛麻痹之机，采纳明修栈道、暗渡陈仓之计，派樊哙、周勃率军万余大张阵容地抢修栈道，吸引三秦王的重视力，本身则亲率军队潜出故道，翻越秦岭，攻击陈仓(项羽所封雍王章邯属地)。章邯从废丘(雍都，今陕西兴平东南)仓促率军驰援陈仓，被汉军击败，逃至废丘、好峙(今陕西乾县东)，汉军分路追击，在壤东(今陕西武功东南)、好峙两地再败雍军，进围章邯残部于废丘。而后，持续作战，分兵略地，敏捷占据关中大部，安定三秦之地，获得对楚的初战胜利。
兵败彭城