公元前205年3月刘邦率26万汉军进攻彭城，彭城10万楚军没怎么抵抗，就弃城逃跑了，刘邦进入彭城。项羽在齐地和龙且分兵，龙且率10多万楚军继续攻齐，项羽率20万楚军回援彭城，沿途收集彭城败兵10万。刘邦和项羽大战于睢水之上，由于韩信没有按约定赶来夹击项羽，彭城之战刘邦损失了10多万汉军，向荥阳方向败退。
刘邦失败是因为韩信来迟了，没有按照约定如期赶来夹击项羽。项羽的楚军是30万，而并非司马迁描写的区区3万。这3万楚军只是项羽30万人中的骑兵先头部队。司马迁故意说刘邦军56万，项羽只有3万，就是为了拔高项羽，而抹黑贬低刘邦。【荥阳会战】韩信在彭城来晚之后，刘邦已经败退到荥阳去了，韩信在赶往荥阳的路上，在京索（荥阳东南部）阻击了一下楚军，就到荥阳和刘邦合兵。
彭城之败后，原来的各路诸侯，又反叛刘邦投奔项羽了，形势对刘邦集团非常不利。刘邦在荥阳再次战略决策，命令张耳、韩信统领汉军精锐十几万，前往经营赵、魏、代等地，刘邦亲自坚守荥阳，吸引项羽30万楚军主力来攻打。荥阳会战成功拖住了楚军主力，使得张耳、韩信从容地搞定了赵、魏、代。荥阳会战进行了一年零三个月，韩信再一次故意不来荥阳救援，公元前204年6月荥阳粮尽城破。
【成皋战役】荥阳失守后，刘邦辗转到赵地，和夏侯婴进入张耳、韩信大营，韩信、张耳还在睡觉，刘邦从韩信办公室拿走兵印，夺取了韩信的军权，并且要治罪韩信抗命，张耳劝说刘邦后做罢。刘邦将汉军一分为三，张耳为赵王守赵地、韩信为丞相率军进攻河北平原、刘邦亲自帅兵发动了成皋战役。刘贾和卢绾攻取十七城，刘邦猛攻成皋，彭越2万人袭扰项羽粮道和后方，陈平离间项羽、范增，范增回彭城死于半道。
项羽一看打不过，借口打彭越回彭城搬兵。公元前204年10月，刘邦攻破成皋，塞王司马欣、翟王董翳自杀。成皋战役是楚汉战争的转折点，刘邦反败为胜转入战略进攻。【第二次荥阳会战】成皋战役之后，项羽从彭城搬来救兵，刘邦和项羽再次在荥阳城外围广武一线对峙，刘邦汉军就食于敖仓，项羽的粮草从彭城运输。这一时期，韩信在河北平原练兵，巩固平定河北根据地。
第二次荥阳会战，刘邦、项羽对峙了八个月，公元前203年6月，项羽楚军粮尽，萧何关中新兵练成，刘邦向项羽发动总攻占领荥阳。第二次荥阳会战，项羽损失10万兵马，再也无力组织反攻，只能一路向彭城败退。【第二次彭城会战】项羽丢失荥阳后，双方经过一段时间修整，刘邦乘胜追击，项羽不断地向后败退，楚汉双方一路追追打打、打打追追，项羽一路丢失固陵、商丘、淮阳（陈）、彭城。
在此期间，刘邦命令郦食其说齐，下齐地七十城。韩信从蒯通之计，突然从河北平原攻齐，齐王烹杀郦食其。公元前202年4月，刘邦和项羽再次大战于睢水之上，项羽失败丢弃彭城，向彭城东南的鸿沟败退。第二此彭城之战，项羽丢失彭城损失10万人，从此一蹶不振大势已去。【垓下之战】垓下之战分两部分，鸿沟对峙和垓下之围。项羽丢失彭城老巢后，退守到鸿沟（大家都认为鸿沟在广武既荥阳北，其实真正的鸿沟在徐州东南黄河古道，司马迁为了拔高项羽，把项羽失败的过程基本省略，从广武一下字就写到固陵、垓下，司马迁写了一笔糊涂账。
）公元前202年夏，刘邦20多万汉军和项羽10万楚军在鸿沟对峙了三四个月，项羽不敢出战，用弩机射伤了刘邦，又用刘邦的家属做人质，威胁刘邦签署了鸿沟协议，项羽释放了刘邦家属，刘邦准备退兵，张良说：项羽一去就是“放虎归山”，刘邦再次在垓下（安徽灵璧县东南）追上项羽，并且把项羽10万人围困。刘邦在垓下围困项羽长达一个多月，刘邦命令韩信、彭越、布发兵合围项羽，韩信们起初都没有来。
如果，项羽要突围应该在韩信们的30多万大军没来的时候突围，当时刘邦只有20多万人，项羽10万大军突围还是有可能成功的。刘邦答应把楚地分给韩信、彭越、英布等人后，包围项羽的汉军达到60多万，10万楚军基本上没有突围的可能性了。刘邦和项羽相比，项羽只是一介莽夫，政治脑残和战略弱智。用刘邦的父亲妻子儿女做人质，胁迫刘邦签订《鸿沟协议》，刘邦会遵守吗？垓下之围派人游说韩信时，就应该做好突围的准备，等到韩信30万人加入围歼，才想起来突围，晚了。
