趙的大將沒有跟隨項羽入關，也沒有被封侯。陳郁對項羽的分封不滿。看到田蓉背叛了項羽，他向田蓉借兵，打退了常山王張耳。陳郁歡迎趙燮為趙王，趙燮感謝陳郁，立他為王。由於趙謝身體虛弱，留下來幫助趙謝，並派夏去說他將回國。
與此同時，在漢中、巴蜀之地的漢王劉邦，準備攻占關中三秦之地。項羽分封時，為了防止劉邦東移，爭奪天下，在關中設置了張寒、司馬欣、翟王三位秦將，劉邦的首要目標就是占領關中地區。
項羽得知田蓉謀反，率領楚軍攻打齊國的田蓉。借此機會，劉邦知道是時候攻占關中了，於是東進。劉邦先派曹參率軍從舊路攻打陳倉，然後劉邦率領數萬漢軍從南鄭出發，由舊路前往陳倉。張寒率軍堅守陳倉之地，漢軍難以攻陷。趙炎給劉邦出了壹個主意，通過山路繞過陳倉前部。劉邦
奪取陳倉後，劉邦派樊噲率軍在永城以南擊潰的輕騎兵，使率軍奪取永城，在陳倉被劉邦擊敗，使其弟張放哨，率軍退守廢丘。曹參、周波、樊噲領兵攻打濠文，張平大敗而逃。漢軍攻下浩文後，曹參、周波、樊噲領兵攻打鹹陽，擊敗趙本、內侍保的軍隊，攻下鹹陽城。
漢軍攻陷鹹陽後，劉邦派關英率軍攻打賽王司馬欣所在的都城橡陽，同時派周波率軍攻陷漆縣。張平引司馬欣、董昆引兵來救張寒，曹參引兵在竟陵攔住去路。賽王司馬欣投降後，其他漢軍與曹參壹起打敗了張平的援軍。
大敗漳平，，，，樊噲領兵在廢丘繼續圍攻張寒，李尚領兵北上，大敗的部屬部隊和周雷、蘇毅，劉邦派丁福、朱領兵在高奴大敗翟王軍，使董毅投降，、金易。
漢第二年六月，漢軍水淹廢丘，城破張寒而自殺，漢軍徹底平定關中。劉邦占領三秦地區後，基本上占領了戰國時期秦國的原有領土，成為劉邦與項羽爭奪天下的基礎。劉邦騙項羽以為他的目標是關中地區，不會再率軍東進。
項羽如釋重負地進攻田蓉，他對劉邦毫無準備。田蓉被項羽打敗後，被平原縣人民所殺。田蓉的弟弟田橫收集殘兵，占領了城陽。項羽久攻不下，深陷齊國，給了劉邦可乘之機。劉邦率領大軍渡河東進，壹路向前。王維的魏豹，殷的司馬遷，河南的王沈陽向劉邦投降。
在洛陽時，劉邦接受了董公的建議，以項羽殺義帝為口號，令全軍為義帝默哀三天，並發出檄文，向天下諸侯告項羽的罪，以此為借口號召諸侯率軍討伐項羽，為義帝與自己報仇，於是劉邦開始與項羽對抗。
此時項羽還陷在齊國戰爭中，劉邦聯合塞、魏、趙、翟、尹五六萬聯軍攻楚。士兵們分成了兩路。壹路由曹參和關穎率領，進攻定陶，打敗了龍和項羽的軍隊。劉邦率領主力攻打彭城。途中，彭越率領三萬大軍投靠劉邦。劉邦派彭越去攻梁帝，派樊噲去攻北方諸郡，以阻止項羽。
劉邦和諸侯軍進入彭城後，以為項羽敗局已定，整日飲酒慶祝。這時，項羽離開軍隊繼續攻打齊國，率領三萬騎兵南下。劉邦沒有防備，先在陸縣擊敗範蠡，又繞到彭城以西，淩晨攻打彭城的漢軍。夏邑的呂澤並不知道。劉邦率軍撤出彭城，在泗水逃跑，項羽率領楚軍追擊。