漢元年（公元前206年）四月，眾諸侯都離開戲下，前往各自的封國就位。
項王出關，前往封國。他借口自古以來帝王的位置都要在水流的上遊，派人把義帝遷往長沙郴縣。義帝的大臣們有點不情願，想背叛項王。項王於是下達密令，把義帝和那些大臣們殺死在大江中。項王沒有讓韓王前往封國，而是把他帶到彭城，先找了個借口廢了韓王，後來又殺了他。燕王臧荼前往封國，驅逐了遼東王韓廣，兼並了遼東的土地。
齊將田榮覺得很不公平，論戰功，他們有資格封王，就是沒有完全聽從項羽的調遣，所以就沒有被封。再說項羽剛封完王，就開始不履行諾言，田榮更加生氣，於是糾集力量，起兵反叛項羽。他首先率兵擊敗齊王田都，又擊殺膠東王田市，緊接著向西進攻，殺了濟北王田安，兼並了三齊的土地，自立為齊王。
田榮以齊王的名義，任命彭越為將軍，讓他在梁地反擊項王。這時，陳餘派人去見田榮，對他說：“項羽雖自稱西楚霸王，主持分封，但處理事情一點都不公平。他把貧瘠的土地都分給以前的諸侯王，好的地方都留給自己的文臣武將，還把原來的諸侯王從封地上攆出去，這樣做也太不應該了！聽說您的軍隊正在反抗楚軍，我也想貢獻一點微薄的力量。希望您能給我一些軍隊，讓我去進攻常山，討回原來趙王的封地。我願意把我的國土作為齊國的屏障。”田榮答應了陳餘的請求，立即派軍隊前往趙國，和陳餘的軍隊一起打敗了常山的守軍。常山王張耳逃往漢中，歸附漢王。陳餘把趙王接回趙地，趙王不勝感激，封陳餘為代王。這個時候，劉邦的軍隊也已經平定了三秦。
項王聽說漢王兼並了關中所有地區，而此時齊國和趙國又起兵反叛他，十分憤怒。他馬上立鄭昌為韓王，命令他去攻打漢軍。漢王派張良去攻打韓國，張良帶了封信給項王。信上寫道：“您封給漢王的土地，不是他應該得到的那部分，漢王的封地應該是關中地區，如今您要是履行‘先入關就為關中王’的約定，我們就立即撤兵，否則，就別怪我不講情麵！”接著張良又把齊梁兩國準備聯合起來反叛的的書信也交給了項王。項羽看後，就放棄了西進攻打劉邦的計劃，下令攻打齊國。項羽向九江王黥布征集兵馬，黥布借口生病，拒絕前來，隻派了幾千人給項王。項王於是對他產生了怨恨。
戲馬台
在今江蘇徐州，始建於公元前206年，據傳西楚霸王項羽定都彭城後，在此建高台，作為指揮士兵操練、觀賞士卒賽馬的場所。
漢王二年（公元前205年）冬，項羽向北進攻到城陽，打敗了前來抵抗的田榮的軍隊。田榮被迫逃到平原，結果被平原人殺死。楚軍繼續向北進軍，把齊國的城池夷為平地，放火焚燒居民的房屋，在齊國的境內燒殺搶掠。田榮的弟弟田橫聽說後，非常氣憤，就聚集人馬，在城陽抵抗楚軍。項王的軍隊在此與田橫的軍隊交戰了數日，還是攻不下來。
沒過多久，漢王率領五路諸侯的軍隊共有五六十萬人，討伐楚國。項王得到消息後，就命令手下大將繼續攻打齊國，自己親率精銳部隊3萬多人反擊漢軍。四月，漢軍攻進彭城，奪取了大量的財寶和美女，於是每天飲酒作樂，不思戰事。這時項王帶領軍隊趕回，漢軍潰敗而逃，死傷10多萬人。楚軍繼續追殺，漢軍被迫後退，直到睢水河岸。楚軍強攻，漢軍許多士兵被殺，又有10多萬人落水而死。士兵們的屍體堵塞了河水，睢水一度無法流通。楚軍把漢王緊緊包圍。
正在這時，一陣狂風吹來，樹枝被刮斷，房屋的頂子也被掀起來，飛沙走石，天昏地暗。大風朝楚軍迎麵撲來，楚軍大亂。漢王乘機帶領幾十名騎兵逃出包圍圈。漢王原打算回沛縣帶上家人逃跑。可項羽早已派人趕到沛縣，劉邦家人四散逃亡。漢王在路上遇見了正在拚命逃跑的兒子和女兒，就把他們拉上車。楚軍的騎兵在後麵緊緊追趕，漢王很著急，幾次把兩個孩子推下車去，漢王的部下滕公又把他們拉上來。滕公說：“就是再著急，也不能把他們扔下不管啊！”因為滕公的仁慈，姐弟倆才得以保住性命。漢王又派人尋找太公和呂後，結果沒有找到，原來他們被楚軍抓住，交給了項王。
後來，漢王漸漸匯合散落的將士們，把各路敗軍都集中在滎陽。漢丞相蕭何動員關中地區的民眾參加戰鬥，連老人和小孩都來了。於是漢軍重振威風，一舉打敗了前來追擊的楚軍。楚軍再也無法越過滎陽向西進攻。項王追擊漢王，來到滎陽，大大減輕了齊國田橫的負擔。於是田橫收複了齊國的土地，立田榮的兒子田廣為王。各諸侯聽說漢王在彭城敗給項王，就全都背叛漢王，歸順項王。漢軍駐紮在滎陽，修通了連接黃河的甬道，通過黃河來獲得軍用物品和糧食。
漢王三年（公元前204年），項王屢次進攻漢王的甬道，搶奪他們的糧食。漢王無奈，請求與項王和解，並表示願意割讓土地給項王。項王準備接受漢王的請求。這時，範增說：“漢軍現在已經疲憊不堪，我們不費吹灰之力就能打敗他，你現在不去攻下滎陽，恐怕將來後悔莫及啊！”項王覺得有道理，就立刻包圍了滎陽。
項王攻破滎陽，漢王用計在城破前逃出滎陽，來到宛城、葉縣。在此他得到九江王黥布的支持，收集散兵遊勇，回到成皋防守。
鴻溝劃界
漢王四年（公元前203年），項王發兵攻打成皋。漢王、滕公棄城逃跑，來到張耳、韓信的軍中。這時，隻有一小部分將領跟著漢王突出重圍，逃出成皋。
項王攻下成皋，繼續向西進攻。漢王派軍隊在鞏縣占據有利地形阻擊楚軍，楚軍無法行進。這時彭越帶領軍隊，渡過黃河，攻下了楚國的東阿，殺死了楚將薛公。於是項王帶領軍隊轉去攻打彭越。
漢王得到韓信的軍隊後，想渡過黃河向南進攻，鄭忠阻止了他。漢王就在黃河的北岸修築壁壘據守，派劉賈率軍去援助彭越，火燒了楚軍的軍需物資。項王帶領軍隊向東進軍，擊破了劉賈的軍隊，趕跑了彭越。此時，漢王趁機渡過黃河，重新取得了成皋，並在廣武駐軍，就近取得敖倉的糧草。項王打敗了彭越和劉賈，安定了東方，又回過頭向西進軍，攻下東廣武，紮下軍營來與漢軍隔著廣武澗對峙，持續了好幾個月。
楚漢相爭示意圖
楚漢戰爭前期，漢王劉邦的勢力其實並不夠強大，隻怪項羽勇猛有餘，謀略不足。劉邦則通過整頓，聯合各支力量，最終擊敗項羽。
這期間，韓信已經打敗了齊國和趙國，並準備進攻楚國，項王聽到消息，派龍且前去迎戰。韓信與龍且大戰，楚軍大敗。韓信殺死了龍且，自立為齊王。項王知道龍且被殺後，十分恐慌，就派人去勸說韓信投降楚國，被韓信拒絕。這時彭越的軍隊又來擾亂，攻占了梁地，斷絕了楚軍的糧道。項王便帶領軍隊去攻打彭越的軍隊，臨行前，項王告誡留守成皋的大將曹咎：“你們一定要嚴加防範，漢軍要是前來向你挑戰，千萬不能與他交戰，隻要不讓他們向東進攻就行了，我用15天的時間殺掉彭越，隨後就來與你們會合。”安排完畢，項王就帶領人馬向東進軍，攻打陳留和外黃。
剛開始的時候，外黃城還堅守著，沒過幾天，就守不住了，前來投降項王。項王很生氣，就下令集合城中所有15歲以上的男子，想把他們活埋。這時，外黃縣令的舍人有個13歲的孩子，來到項王的麵前說：“彭越逼迫我們，我們這裏的人都害怕他，所以才不得不先假裝向他投降，等待您的到來。好不容易把您盼來了，您卻要殺了他們，這樣百姓怎能真心實意地歸附您呢？您要是這樣做，那麽其他城邑的民眾就不會歸順您了！”項王聽後覺得很有道理，就聽從了這個孩子的建議，赦免了那些外黃人。後來，項王繼續向東進發，聽說這件事的人們都爭相前來歸附他。
再說大將曹咎，項王離開後，漢軍果然向曹咎挑戰。開始的時候，曹咎不予理睬。後來，漢王改變了策略。他知道曹咎性情暴躁，有勇無謀，就一天裏幾次命士兵向他發起挑戰，大罵曹咎像女人一樣膽小，躲在城內做縮頭烏龜。士兵一連罵了五六天。這下可激怒了曹咎，他不顧項羽的訓令，率領軍隊，渡河前去迎戰。可楚軍剛渡過一半的時候，養精蓄銳了幾個月的漢軍就向他們發起了猛烈的進攻，楚軍大敗。漢軍攻進城去，奪取楚軍所有的金銀財寶。楚國的大將曹咎、董翳和司馬欣自知違犯了軍令，在河岸上自殺而死。曹咎和司馬欣原來都是獄吏，後來因為有恩於項梁，所以項王十分信任他們。這時項王聽說軍隊失敗的消息，就立即率兵往回趕。漢王的軍隊懼怕楚軍，聽說他們來了，就退到險要的地區據守。
彭越的部隊在梁地的往來轉戰，不停地騷擾。楚軍往返奔波，十分疲憊，糧食供應也出現了困難。相反漢軍人數眾多，糧食充足，占據了絕對的優勢。漢王於是派人前去說服項王，請求歸還太公和呂後，項王不同意，漢王又派侯公前去勸說，要求和他簽訂和約，中分天下，把鴻溝以東的地區劃歸楚國，鴻溝以西的地區劃歸漢國。項王答應了這個條件，放回了太公和呂後。雙方的官兵們聽說了這個消息，都高呼萬歲。
漢王誇讚侯公說：“他真是一個名副其實的辯士，他在哪裏，就會影響哪個國家的大政。”封侯公為平國君。可是侯公卻躲了起來，不肯再見。
四麵楚歌
項羽和劉邦約定以鴻溝東為界，互不侵犯。之後，項羽就率兵回到東方去了，漢王劉邦也準備罷兵西歸。這時，張良和陳平前來勸劉邦說：“如今您已經擁有了大半天下，那些諸侯們也都歸附漢國，形勢是一片大好啊！而楚軍呢？糧草已盡，疲憊不堪，這可是上天安排給您消滅楚國的大好機會啊！您現在要是放了他，就是‘養虎為患’啊！”劉邦想想也是這個道理，就聽取了他們的意見。
漢五年（公元前202年），漢王追擊項王，軍隊到達陽夏南邊。漢王命令部隊駐紮下來，派人和韓信、彭越約定日期，會師固陵，攻打楚軍。漢軍如期到達約定地固陵，韓信與彭越的軍隊卻遲遲不見。楚軍見狀，返身攻擊漢軍。漢軍孤軍奮戰，抵擋不住，被楚軍打得落花流水。漢王無奈逃回營壘，深挖壕溝，自行堅守。漢王找來張良問他：“韓信和彭越這些諸侯不守信用，說好和我一起攻打楚軍，怎麽說變就變了？”張良說：“楚軍眼看著就要被消滅了，可是你還沒有給他們地盤，他們得不到好處，當然不願意來了。你說要是仗打贏了就和他們共分天下，他們肯定就會立即出兵。不然，事情就很難預測了！我建議你把陳縣以東一直到海濱的地區劃給韓信，把睢水以北一直到穀城的土地劃給彭越，讓他們在為各自的利益，出兵同楚軍作戰。他們肯定會願意，這樣一來，楚軍很快就會被打敗！”漢王同意了，派使者前去通告韓信和彭越說：“漢王許諾，你們跟漢王齊心協力，共同攻擊項王，消滅楚軍之後，陳縣往東至海濱一帶的地方劃歸齊王，睢陽以北到穀城一帶的地方劃歸彭相國。”二人一聽，十分高興，馬上回報：“我們請求立即出兵圍攻楚軍。”於是韓信從齊地出兵。劉賈的軍隊也一同前往，來到垓下。楚國的大司馬周殷也背叛楚國，跟從劉賈、彭越的部隊到垓下會合。韓信率領30多萬士兵獨當一麵，諸侯的軍隊兵分左右，漢王領兵在後麵，把項羽緊緊圍住。
此時，項王在垓下修築壁壘，駐紮軍隊，手下的兵士已經不多，糧食也不充足。漢軍和諸侯的軍隊把他們包圍得一層又一層。這天夜裏，從漢軍營地中，傳來陣陣楚地的民歌聲。項王側耳一聽，不由得大吃一驚，說：“怎麽會這樣！難道漢軍已經全部占領了楚國？不然的話，漢軍營中怎麽會有這麽多的楚人呢？”楚軍將士們聽到這歌聲，也都以為楚地已經被占領了。他們有的為鄉音所動，產生共鳴，一下接一下地抹著眼淚；有的思念家鄉的父母妻兒，也禁不住跟著哼了起來。
這時的楚軍已經被圍困了幾天，早已心無鬥誌，再加上四麵楚歌，更是人心渙散。很多人趁著黑夜溜出軍營，還有的幹脆就投降了漢軍。項王焦慮萬分，自知軍心一潰，就很難再收拾。他難以入睡，召來自己的心腹，在中軍營帳裏喝起酒來。
項王的妃子虞姬，深受項王的寵愛，項王走到哪裏都要帶上她。項王還有一匹十分喜愛的烏騅馬，項王曾經騎著它南征北戰，取得過一次又一次的勝利。此時，項王割舍不下他鍾情的女人和那匹善解人意的駿馬。項王回想起以往的赫赫聲威，不僅慷慨悲歌：“力拔山兮氣蓋世，時不利兮騅不逝。騅不逝兮可奈何，虞兮虞兮奈若何！”項王悲憤得一連唱了好幾遍，虞姬伴著項王悲淒的歌聲拿起寶劍，翩然起舞。她邊舞邊唱：“漢兵已略地，四麵楚歌聲，大王意氣盡，賤妾何聊生。”虞姬連唱幾遍之後，揮劍自刎。聽著這令人肝腸寸斷的歌聲，項王不禁潸然淚下。周圍的人也都忍不住跟著一把鼻涕一把眼淚。整個大帳一片哭泣之聲，誰都不忍心抬頭看一眼項王。
烏江自刎
楚霸王項羽告別虞姬之後，臨時決定突圍。當夜，項羽跨上烏騅馬，帶了800名壯士組成的騎兵隊伍衝出重圍，趁著夜色向東南方飛奔而去。天亮的時候，漢軍發現項羽已經逃走，連忙報告漢王。漢王命令將領灌嬰帶領5000騎兵緊緊追趕。項羽一路狂奔，等渡過淮河的時候，能跟得上項羽的騎兵，隻剩下百餘人了。
項羽來到了陰陵，在一個三岔路口，迷了路，就問一個在田間耕作的老翁，哪條路可以通往江東。老翁認出他是楚霸王項羽，騙他說：“往左邊走。”於是項羽帶著這些人往左邊的方向跑過去，越跑越感覺不對，再往前就是一片沼澤地帶，連道兒都沒有了。項羽這才知道受了騙，趕緊調轉馬頭，繞出沼澤地。而此時漢兵已經追上來了，項羽又向東南方向逃去。一路上，跟隨的士兵死的死，傷的傷。到了東城，項王清點人馬，隻剩下28個騎兵。而此時漢軍的追兵，密密麻麻地圍了上來，足足有幾千名。
項羽估計自己這回是逃不掉了，就對手下騎兵說：“我從起兵打仗到如今已經8年了，親身經曆70多次戰鬥，從來沒有打過敗仗，所以才能稱霸天下。如今卻被困在這裏，這是上天要滅我，不是我不會用兵啊！今天雖說難逃一死，但我還是希望你們大家能痛痛快快地打一場硬仗，一定要連勝三陣。我將率諸位突破敵軍的重圍，斬殺漢軍將領，砍斷漢軍的戰旗，讓各位知道這是上天要亡我項羽，並非我打不過他們啊！”說完，他把僅有的28人分成四隊，對他們說：“我先斬掉他們一員大將。”命令四隊騎兵分四路衝出去，約定衝到山的東邊，在3個不同的地點，陸續集合。安排完畢，項羽呼嘯著奔馳而下，向漢軍衝過去。漢兵抵擋不住，嚇得紛紛散開。項羽左衝右突，當場殺死了一名漢將，還殺了近百名漢軍兵士，然後重新聚集他的騎士，楚軍騎士隻損失了兩名。項羽得意地對他們說：“怎麽樣？我說得沒錯吧？”將士們都由衷地讚歎說：“果真像大王所說的那樣！”
張良**（簫）破楚兵
這是楊柳青年畫中關於楚漢戰爭的描繪，生動再現了楚霸王兵敗烏江的悲愴。
項羽殺出漢兵的包圍，帶著這些人一直往南跑去，來到了烏江。剛好烏江亭長有一條小船停在岸邊，亭長對項羽說：“您馬上渡江吧！現在隻有我這裏有渡船。您過了江，就是漢軍追來，也沒有船隻渡江。江東的地方雖說是小了點，但畢竟還有千裏的土地，百姓也有幾十萬，也能算得上是個王國了，您還可以在那邊稱王。”項羽聽罷，慨歎一聲，笑了笑道：“既然是老天要滅我項羽，我何苦還要渡過江去？想當年我在會稽郡起兵，帶了8000子弟兵，渡江北上，到今天他們沒有一個能活著回去，隻有我一個人回江東。即便是江東父老可憐我，讓我為王，可我還有什麽臉麵再見他們呢？難道我項籍心裏就沒有慚愧嗎？”
項羽牽上烏騅馬，把韁繩放在亭長的手裏，說：“我知道您是一個忠厚善良的長者，這是匹好馬，跟隨我已經5年多了，它能日行千裏，我騎著它作戰所向無敵。我也不忍心殺掉它，就把它送給您吧！”說完，項羽叫士兵們全都跳下馬，拿著短刀，徒步跟追上來的漢兵肉搏起來。項羽一連殺了幾百名漢兵，自己也受了十幾處傷，楚兵一個個倒下去。激戰中，項王回頭看見一員漢軍戰將，正是當年舊相識呂馬童，便高聲對他說：“你不是我的老相識嗎？”呂馬童也認出了項羽，就指著項羽對眾人說：“項王在那兒！”項羽大笑說：“我聽說漢王出千金懸賞我的人頭，並封為萬戶侯，這個好處就留給你們吧！”說完，就在烏江岸邊拔劍自刎。
王翳衝上前去，割下項羽的人頭，其他的漢軍就爭相搶奪項羽的屍身，相互踐踏，死傷幾十人。最後郎中騎將楊喜、騎司馬呂馬童、郎中呂勝、楊武各爭得一段肢體。5人把所得肢體拚合，正好是項王全身。劉邦履行諾言，把原先許諾的封地分成5塊，封呂馬童為中水侯，封王翳為杜衍侯，封楊喜為赤泉侯，封楊武為吳防侯，封呂勝為涅陽侯。搶到屍體的士兵們後來都被封了侯。
項王已死，楚地相繼平複，隻有魯地不降服。漢王很生氣，想占領魯地後把該地的人都殺掉。後來又想他們恪守禮義，為君主守節不惜一死，值得讚許，就改變了主意。就派人拿著項王的頭給魯地人看，魯地父老確信項王已死，這才投降。當初，楚懷王曾封項羽為魯公，魯地人感激懷念項羽，最後才投降。於是，漢王以魯公的名義和相應禮儀把項王安葬，哭祭一通，然後才離去。
漢王對項氏家族不但不予殺戮，而且把重要人物都封為侯，並賜姓為劉。其中，封項伯為射陽侯。