从汉王元年（前206）八月兵出陈仓，到汉高祖五年（前202）初，楚汉战争延续了三年多的时间。就在这短短几年的时间里，刘邦以小博大，终于迫使不可一世的项羽在乌江自刎。
何以如此？从项羽的角度来看，他残暴寡恩，不仅各方诸侯纷纷倒戈迎刘，连身边的亲信也逐渐离散，最终落得众叛亲离的悲惨下场。而就刘邦方面而言，他对人才的笼络与运用、对民心的掌控以及对军事全局的精准估量，都展现了许多精彩之笔。胜利并非偶然，而是多方面因素的综合结果。
刘邦先是“明修栈道，暗度陈仓”，一战击败章邯，司马欣和董翳被迫投降。为了麻痹敌人，他派张良写信给项羽说：“汉王失职，欲得关中，如约即止，不敢东。”同时还故意将齐、梁等国约同造反的密信送给项羽。项羽因此北上攻打齐地，暂时无暇西顾。同年十月，项羽派九江王英布、衡山王吴芮、临江王共敖谋杀了义帝羋心。刘邦得此借口，大为振奋，立刻挥师出关东进。他派萧何稳定关中民心，积聚粮草；派张良、郦食其等人策动关东诸侯反项；自己则先后攻破河南王申阳、韩王郑昌、魏王魏豹、殷王司马卬，一直打进了洛阳城。随即在洛阳为义帝发丧，号召各路诸侯共讨弒主逆贼项羽。
汉王二年（前205）四月，趁项羽与齐军激战之际，刘邦率领各路诸侯兵马59万，突袭项羽的大本营彭城（今江苏徐州）。可惜进了彭城后，刘邦的老毛病又犯了，他尽收项羽的珍宝和美女，每日设宴狂欢，以为天下指日可定。项羽闻讯彭城失守，急忙将讨伐齐国的指挥权交给部下，自己亲率3万精兵回援。两军在城外大战，从早晨直杀到中午，汉军溃败，战死者超过20万人。刘邦在数十名骑兵的保护下仓皇逃窜，连父亲刘太公和妻子吕雉都顾不上。经此大败，诸侯大多背弃与汉国的盟约，重新倒向楚霸王。刘邦逃到下邑，得吕雉兄长吕泽的帮助，收拢残兵，退守荥阳。他坚守不战，牵制项羽主力，同时策动彭越和九江王英布从侧面打击项羽，派韩信北进，从赵地直到齐地，逐步蚕食摇摆于项、刘间的诸侯势力。韩信先后平魏、破代、攻灭赵国，逐一斩断项羽在北方的臂膀。
刘邦还采纳陈平之计，用黄金四万金在西楚阵营内实施反间计。他困守荥阳，向楚求和，项羽派使者前往汉营。陈平准备了美酒佳肴款待，但临到使者准备动筷子时，却故作惊讶，说：“吾以为亚父（指范增）使，乃项王使！”随即命令撤掉美食，换上粗粮。使者回去禀报项羽，项羽果然对范增起了疑心。因此，范增屡次催促急攻荥阳，项羽总是不肯听从。范增痛心又愤怒，说：“天下事大定矣，君王自为之，愿请骸骨归。”辞职回国，未到彭城就病重身亡。楚军围困荥阳一年多，断了汉军的粮道，刘邦难以支撑。汉王三年（前204）五月，楚军攻势转急，大将纪信说：“请让我去蒙骗楚人，你趁机逃出去吧。”于是半夜打开荥阳东门，放出2000多披甲女子，纪信穿着刘邦的衣服，坐着刘邦的马车，大喊：“城中粮食吃尽，汉王投降！”楚军欢呼围观，刘邦趁机带十多名亲信从西门逃出。项羽知道上当后，残暴地烧死了纪信。
刘邦逃出荥阳，经成皋（今河南巩县东北）进入函谷关，在关中募兵，准备重返前线。辕生献计说：“汉与楚相距荥阳数岁，汉常困。愿君王出武关，项羽必引兵南走，王深壁，令荥阳成皋间且得休。”刘邦采纳此计，进军宛（今河南南阳）、叶（今河南叶县）方向，与助汉的九江王英布配合，调动楚军南下。项羽果然中计，率主力杀向宛城，刘邦坚壁高垒，不肯出战。深入敌后的豪杰彭越，此时在下邳大败楚军。项羽被迫放弃刘邦，东征彭越。刘邦趁机北进成皋，但未站稳脚跟，项羽打败彭越后又杀了回来，一战攻克荥阳。刘邦匆忙与夏侯婴共乘一车，从成皋北渡黄河，宿在修武（今河南获嘉）。这里已是赵地，韩信、张耳正在此指挥作战。刘邦直闯两将营中，收编全部兵马，派张耳在赵地征兵，韩信东进经略齐地。刘邦有了这支兵马，胆气更壮，派卢绾、刘贾率2万精兵南渡黄河，配合彭越在西楚内部打游击战。
当年十月，攻克成皋的项羽留下大司马曹咎守城，嘱咐道：“谨守成皋。若汉挑战，慎勿与战，无令得东而已。我十五日必定梁地，复从将军。”然后主力东向，再次讨伐彭越。项羽一走，刘邦立刻回军，派人羞辱曹咎，诱其出城应战。结果楚军大败，曹咎自杀，刘邦收复成皋。项羽闻讯匆匆回救，与刘邦对峙于广武（今河南荥阳东北）。这半年多来，项羽寻求决战不得，平叛又疲于奔命，疲惫不堪，于是提出与刘邦单挑以决胜负。刘邦笑着历数项羽的十项大罪：一，封我做汉王，背弃“先入关中者王之”的前约；二，矫诏杀死卿子冠军宋义；三，救赵后不回报国君，却裹胁诸侯兵杀入关中；四，烧秦宫殿，挖掘秦始皇陵墓，所得财物全私吞；五，杀死降王子婴；六，在新安坑杀秦国降卒20万；七，封给诸将富庶领地，驱逐他们的故主；八，赶走义帝，自己霸占彭城，还夺取韩、梁等国的封地；九，派人暗杀义帝于江南；十，政令不公，不讲信义，大逆不道，天下不容。末了还说：“我以天下大义，联合诸侯讨伐你。你最终必死于小兵之手，我何必与你单挑？”项羽闻言大怒，命令弓弩齐射，一箭正中刘邦胸口。刘邦为稳定军心，假装摸脚，喊道：“啊呀，被贼人射中脚趾了。”
