不利，还至阳城，收军中马骑。六月，与南阳守齮战犨东，破之，略地至南阳。南阳守齮走，保城守宛。七月，刘邦不再攻宛，直接率军西去，张良及时劝阻，刘邦回师攻宛。

南阳守接受舍人陈恢的建议，降，刘邦封南阳守为殷侯，陈恢千户，引兵西，无不下者，至丹水。高武侯鳃、襄侯王陵降西陵，亦归刘邦，并还攻胡阳。遇番君（吴芮）别将梅鋗，与其一起攻下析、郦等地。是月，章邯降项羽。八月，刘邦用张良计，以郦生、陆贾往说武关秦守将，袭攻武关，破之。九月，进至蓝田，与秦军大战，再破秦军。

用张良之策，其余之地皆不战而降。十月，刘邦军进驻霸上，秦王子婴向刘邦投降。秦朝灭亡。汉元年十月（前207年十月），秦王子婴于轵道向刘邦投降，秦朝灭亡。史家一般以此月为汉元年开始。分封汉王刘邦接着刘邦入咸阳，欲止舍秦宫中，为樊哙、张良所谏阻。于是刘邦乃下令封秦宫库，还军霸上，而萧何等则收秦之图籍等而还。刘邦召秦地诸县父老豪杰，对他们说：“父老苦秦苛法久矣”，然后与他们约法三章，悉去秦之苛法，并令吏人仍守旧职。

同时也拒绝了秦人犒劳。刘邦此举，大得秦人之心，唯恐刘邦将来不为秦王。有人告诉刘邦说：“秦富十倍天下，地形强。今闻章邯降项羽，项羽乃号为雍王，王关中。今则来，沛公恐不得有此。可急使兵守函谷关，勿纳诸侯。”刘邦采纳命人守函谷关。十一月中旬，项羽率诸侯联军进至函谷关，闻刘邦已定关中并派人守住了关口，大怒，下令黥布等攻破函谷关，十二月，至戏（今陕西西安），欲攻刘邦。

而刘邦军的左司马曹无伤派人向项羽告密，项羽更怒。而项伯因与张良有旧，往刘邦军欲携张良离去，张良因项伯求项羽罢兵。因此发生了鸿门宴故事。鸿门宴中，项羽未听从亚父范增之计，使得刘邦逃过一劫。（有名的俗谚“项庄舞剑，意在沛公”即出于此。）

楚汉之争

项羽进入咸阳，楚汉之争-高祖雄风杀子婴，劫掠财宝，火烧阿房宫（根据考查，应为咸阳宫），自称西楚霸王，俨然天下共主，分封群臣。项羽为了困住刘邦，将刘邦分封到巴蜀汉中一带为汉王，而却将怀王先前许诺的关中之地封给三个秦朝降将（史称三秦）。项羽立楚王为天子，但不久命人将其杀死，以报楚王不遣他入关的仇怨。

项羽刺杀楚王，加上分封无法服众，各国起兵叛变，刘邦趁项羽出外平乱暗渡陈仓出兵关中，甚至一度攻占项羽的根据地彭城。经过楚汉之间长期的拉锯战，在萧何、张良、韩信等的协助下，刘邦所率领的汉军逐渐坐大。楚汉两国协议以鸿沟为界，鸿沟以西为汉，以东为楚，互不侵犯。

但是，当项羽遵守诺言退兵，并放回曾被扣为人质的刘邦的父母妻子之后，刘邦却背信偷袭。项羽退到垓下，刘邦用四面楚歌之计瓦解楚军军心，最后项羽走投无路，自觉无颜见江东父老，只好自刎于乌江边。这场历时近五年〔高帝元年（公元前206年）四月至五年（公元前203年）十二月〕的楚汉战争，终以刘邦一统天下，项羽彻底败亡而自杀而告结束。公元前202年初（汉五年十二月），项羽败亡。折叠登基称帝高帝五年（公元前202年）正月，追尊长兄刘伯为武哀侯，以楚义帝无后，徙齐王韩信为楚王，王楚地。魏相国彭越定梁地，拜为梁王。诸侯及将相们共同尊请汉王刘邦为帝。