項羽聽說漢王已經兼並了關中的所有地區，而且東方的齊國和趙國也起兵反叛，非常憤怒。於是，越漢之爭，愈演愈烈……
漢元年四月，諸侯各自到封國就位。
項王出關，前往封國，派人遷走義帝，借口說：“古時候，帝王的土地方圓千裏，而且一定要位於水流的上遊。”於是就把義帝遷到了長沙郴縣。他們不停地催促義帝趕快啟程，義帝的大臣們稍稍有背叛的意圖，項羽就密令把義帝和群臣殺死在大江之中。由於韓王沒有軍功，所以項王就把韓王帶到彭城，先是廢為諸侯，不久又殺了他。後來，臧荼又兼並了遼東王的領地。
田榮聽說項羽把齊王貶為膠東王，而立齊將田都為齊王，大怒，不肯遣送齊王到膠東，而且以齊國的力量反叛項羽，迎擊田都。田都戰敗，逃到楚國。齊王畏懼項王，於是就主動跑到膠東，接受封國。
田榮得知，怒不可遏，追上齊王，把他殺了。然後，田榮自立為齊王，向西進攻，殺掉了濟北王田安，兼並了三齊的國土。田榮任命彭越為將軍，讓他在梁地反擊項王。這時候，陳餘暗地裏派人勸導田榮說：“項羽身為天下的主宰，辦事不公平。現在，他把貧瘠的土地全都分給了以前的諸侯王，而把好地都封給了他自己的文臣武將，還把原來的諸侯王從封地趕出去。趙王被不公正地對待，我認為這樣做是不公道的。聽說大王軍隊現在反抗楚軍，我希望您能資助我陳餘一些軍隊，讓我去進攻常山，恢複趙王原來的封地，我願意拿我的國土作為齊國的屏障。”
齊王田榮答應了陳餘的請求，馬上派軍隊去趙國。陳餘發動了幾乎所有的軍隊，與齊國的軍隊合在一起，進攻常山，大敗常山守軍，常山的頭領張耳逃歸漢王。陳餘從代地迎回原來的趙王，返回趙地。趙王感激，立陳餘為代王。
這時候，漢軍平定了三秦。
項羽聽說漢王已經兼並了關中所有的地區，而且東方的齊國和趙國也起兵反叛，非常憤怒。於是，他封鄭昌為韓王，讓韓國去抵抗漢軍。又命令蕭公角等人去攻打彭越，但是被彭越打敗。漢王派張良去攻打韓國，還送了一封書信給項王：“您封給漢王的土地，不是他應該得到的，他應該得到的是關中地區。如果您能履行先入關中即為關中王的前約，我就立即罷兵，不會再繼續前進。”又把齊國和梁國共同反叛的書信也交給項王：“齊國和趙國準備聯合起來，一同消滅楚國。”項羽看了，非常生氣，就去進攻齊國。他先是向九江王黥布征兵，黥布拿有病作為借口，不肯親自前來，隻派部將帶了幾千人前去。項王從此對黥布心懷怨恨。
漢王二年冬天，項羽向北進攻，打到城陽，田榮率軍前來抵抗。田榮戰敗，逃到了平原，被平原人殺掉。於是楚軍向北進軍，燒毀了齊國的房屋，把整個齊國的城池夷為平地，把田榮的降兵全部活埋。楚軍在齊國境內燒殺搶掠，毀壞了許多城邑，齊國人於是聚集起來反叛楚軍。這個時候，田榮的弟弟田橫召集了幾萬名齊國的散兵遊勇，在城陽反抗楚國。項王因而停留在城陽，不停地與田橫軍交戰，但久攻不下。
春天，漢王統率五路諸侯的軍隊共五十六萬人，討伐楚國。項王得知後，命令手下大將繼續圍攻齊國，他自己則率領三萬精兵抗漢。四月，漢軍攻入彭城，收取了楚國的財寶和美女，每日宴飲作樂。項王率軍進攻，在彭城大破漢軍。漢軍潰逃，死傷十多萬人。剩下的漢軍士卒全都向南逃往山地，楚軍又追殺到睢水河岸。漢軍後退，被楚軍逼到河邊，大量士兵被殺，十多萬漢軍全都掉入睢水，以致堵塞了睢水，使河水無法流通。楚軍把漢王包圍了三層。
恰巧在這個時候，有大風從西北方向刮起，狂風刮斷了樹木、掀開了屋頂，飛沙走石，白天被刮得昏天黑地。大風正好迎麵襲擊楚軍，楚軍大亂，包圍圈鬆散，漢王於是趁機帶著幾十名騎兵逃離了包圍。漢王原打算經過沛縣，帶上家室向西逃跑。可是楚國已經先派人趕到沛縣，去抓漢王的家人，家人隻好四散逃亡，沒機會與漢王相見。漢王在道路上遇到了自己的兒子和女兒，就把他們載入車中逃跑。楚國的騎兵在後麵追殺漢王，漢王著急，就把兒子和女兒推落車下，漢王的手下滕公隻好下車把他們二人攙起來，載入車中，像這樣有好幾次。
滕公說：“雖然情況緊急，車馬也跑不快，但是怎麽能舍棄他們呢?”因為滕公的仁慈，所以他們姐弟二人才沒有被楚軍俘獲。漢王等人尋找太公和呂後，但沒有找到。其實，太公和呂後也在尋找漢王，反而遇到了楚軍。楚軍於是就把他們帶回去，報告了項王，項王將他們扣留在軍中。
當時，呂後的哥哥周呂侯替漢王帶著軍隊駐紮在下邑，漢王從小道前往投奔，漸漸地匯齊了他的士卒。然後，又趕到滎陽，各路敗軍都在這裏匯合，蕭何也發動了關中地區的民眾到滎陽助戰，連老人和小孩都來了。漢軍兵威重新大振。
楚軍從彭城出發，一路上乘勝追擊漢軍，和漢軍在滎陽南麵交戰，結果漢軍打敗了楚軍，楚軍因此無法越過滎陽再向西進攻。
項王援救彭城，追擊漢王，到了滎陽。田橫壓力減輕，於是收複了齊國土地，扶立田榮的兒子田廣為齊王。漢王在彭城戰敗這件事，使諸侯又全都重新歸順了楚國，背叛漢王。漢軍駐紮在滎陽，修築了連接到黃河岸邊的甬道，用以獲取糧食。
漢王三年，項王屢次侵入甬道，搶奪漢軍的糧食，漢軍無奈，請求與楚國和解，願意割取滎陽以西地區作為漢國的封土。項王準備同意這個和約，可是範增說：“漢軍現在很容易打敗，現在如果不攻下滎陽，以後可是追悔莫及啊!”項王覺得有理，於是與範增立刻包圍了滎陽。
漢王非常憂慮，就采用陳平的奇計，準備離間範增和項王的關係。項王的使者前來，漢王置辦了有豬、牛、羊等食物的豐盛筵席，端過來準備上菜的時候，看見了使者，就假裝吃驚地說：“我還以為是亞父的使者呢，怎麽偏偏是項王的使者!”說完，就端走更換，拿來粗劣的飯菜給項王的使者食用。使者很委屈，回去後馬上向項王報告，項王於是開始懷疑範增與漢王有交情，所以就逐漸剝奪了他的權力。範增大怒說：“天下大局已定，您就自己治理天下吧!希望您讓我這副老骨頭繼續活下去，讓我回老家做平民吧!”項王答應了。範增馬上啟程，可是還沒有到達彭城，就病死了。
漢軍將領紀信自告奮勇地對漢王說：“現在事態已經很嚴重了，請大王允許我假扮成您，去誆騙楚兵，大王可以趁機逃出去。”於是，在深夜裏，漢王從滎陽東門放出了二千名披甲的女子，楚兵看到，就從四麵八方圍攻過來。這時候，紀信坐著漢王的黃屋車，不緊不慢地出城，邊走邊喊：“城中沒有糧食吃了，漢王請降。”楚軍聽到這句話，都高呼萬歲。這個時候，漢王和幾十名騎兵偷偷地從滎陽西門出城，逃走了。項王見到紀信，問道：“漢王在哪兒?”紀信說：“漢王已經出城了。你們再也抓不到他了!”項王氣得要死，就把紀信燒死了。
漢王委派禦史大夫周苛、樅公、魏豹三人留守滎陽。周苛和樅公商量說：“魏豹投降過楚國，不可靠，不能和他一起守城。”於是他們就殺了魏豹。不久，楚軍攻下了滎陽城，活捉了周苛。項王對周苛說：“你要是歸順我，我就讓你當將軍，還封你三萬戶侯。”周苛大罵道：“你不趕快歸附投降漢王，還等什麽?漢王馬上就要把你們一網打盡了，你根本就不是漢王的對手!”項王大怒，就把周苛烹殺了，然後又殺了樅公。
漢王出了滎陽城，逃到宛縣、葉縣，得到九江王黥布的支持，途中收集散兵遊勇，重新回到成皋防守。
漢王四年，項王發兵圍困成皋。漢王和滕公棄城逃跑，越過黃河，來到張耳、韓信的軍中。楚軍攻克了成皋，準備西進。漢王派軍隊在鞏縣拖住了楚軍，使他們無法前進。這個時候，彭越率軍渡過黃河，攻下了楚國的東阿，殺死楚將薛公。於是，項王親自帶兵攻擊彭越。
漢王帶著淮陰侯韓信的軍隊，準備渡過黃河向南進軍。鄭忠勸說漢王，於是漢王取消了原來的計劃，而在黃河北岸修築堡壘拒守。漢王派劉賈率軍去協助彭越，焚燒了楚軍的軍糧物資。項王擊破了劉賈，打跑了彭越。漢王趁機渡過黃河，重新攻下了成皋。
項王平定了東海，又回轉來向西征戰，與漢軍對峙了好幾個月。
就在這個時候，彭越幾次斷絕了楚國的糧食，項王對此憂心忡忡。他做了一個非常高大的案板，把漢王的父親太公放在上麵，告訴漢王說：“你如果不趕快投降，我就要把你的父親煮了!”漢王回答說：“我和你項羽曾經都是懷王的臣子，‘相約結為兄弟’，那麽，我的父親也就是你的父親，如果你一定要烹殺你的父親，那麽請你分給我一杯肉湯。”
項王大怒，想殺掉太公，項伯說：“天下落在誰的手裏，現在還不可知，不要隨便殺人。況且，要奪取天下的人，是不會顧及家人的，即使殺了太公，也沒有什麽益處，隻是增添了禍患。”項王想想有理，就聽從了項伯的勸告。