汉元年（公元前206年）五月，齐相田荣不满项羽分封，攻打临淄王田都，田都逃到楚国，田市本被项羽封为胶东王，田荣却立田市为齐王，不让他去胶东就国，田市畏惧项羽，前往胶东就国，田荣对这个不争气的侄子大怒，派人追杀田市于即墨，又回军攻杀济北王田安。这样田荣击并三齐，遂自立为齐王，并予彭越将军印，令其击楚。项羽派萧公角攻打彭越，被彭越打得大败。
汉二年十一月（公元前206年），赵将陈馀因不满项羽分封，派夏说游说田荣，从齐王田荣处借兵，与自己三县之兵一起攻常山王张耳，张耳败走归汉。陈馀重迎立代王赵歇为赵王，赵王感激陈余，立陈馀为代王，陈馀以赵歇弱小，不去代国，以夏说为相国，驻守代地，自己留在赵歇身边，辅佐赵王。
同月，项羽密令九江王英布遣将杀害义帝于郴县。
在齐地田荣兼并三齐之时，刘邦在汉中也为攻袭三秦做准备。刘邦入汉中，项羽给予刘邦三万士兵。刘邦依张良计，入南郑时烧毁栈道，以防被偷袭和向项羽示意无外侵的意愿。
汉元年（公元前206年）八月，刘邦用韩信的计谋，结果受阻于陈仓，雍王章邯的军队在渭上堵截，刘邦打算回汉中，赵衍提议从其他道路走，结果走通，刘邦又在好畴击溃章邯，最后围困章邯于废丘。同月，塞王司马欣、翟王董翳被迫向汉王刘邦投降。之后几个月，刘邦遣将攻取陇西、北地、上郡。这样，三秦除章邯困守的废丘之外全部归汉。
而此时因项羽杀韩王成，张良走小路归汉，派人给项羽送信，称“汉欲得关中，如约即至，不敢复东”。项羽因此对刘邦放心，而北击齐国。
刘邦略取关中之际，于九月命令薛欧、王吸出武关，与王陵联合，将刘太公和吕后等家属从沛接回来。十月，汉王拜韩王信为韩国太尉，令其循韩地，并许之若定韩地则拜其为韩王。
韩王信攻下韩地十余城，项羽所立之韩王郑昌降，汉二年十一月（公元前206年），汉立韩王信为韩王。
汉二年十月（前206年），汉王刘邦进至陕（今河南陕县）。在汉基本平定关中之后，开始准备东进了。
汉二年（公元前205年）正月，项羽闻知刘邦已兼并三秦，且准备东进伐楚，而赵国、齐国、梁地都已反叛，项羽以齐国与梁最近，威胁最大，北上攻打齐国，项羽派使者向英布征其一同前往，但英布仅以老弱敷衍，项羽对此深为不满，几次遣使斥责。
田荣得知项羽击齐，率军迎击，被项羽打败。逃至平原，平原民杀了田荣，投降项羽，项羽立田假为齐王。但项羽采取错误政策，不仅不予召抚，反而怒田荣反，迁怒齐人，大肆屠杀，所过残灭，于是齐人纷纷复叛，项羽奔走于齐地，但远不能扑灭齐地战火。
田荣弟田横驱逐田假，立田荣的儿子田广为齐王，自领齐相，收集齐国败兵，在城阳（今山东莒县）反抗项羽，项羽一时没能攻下城阳。
此时，刘邦正在向东进军，魏王魏豹、殷王司马卬相继降汉，项羽封陈平为武信君，令其平定殷国，于是司马卬又降楚，过了没多久，汉王刘邦攻打殷王，平定殷地，俘虏了司马卬，项羽得知大怒，要诛杀平定殷国的将吏，陈平很害怕，于是来投汉王刘邦。
汉二年（公元前205年）四月，刘邦进至洛阳，接受董公“兵出无名，事故不成”、“明其为贼，敌乃可服”的建议，以项羽杀害义帝为口实，为义帝报仇讨逆为政治号召，令三军发丧，缟素三日，发檄文布告全国：“天下共立义帝，北面事之。今项羽放杀义帝于江南，大逆无道。寡人亲为发丧，诸侯皆缟素。悉发关内兵，愿从诸侯王击楚之杀义帝者”
联络各地诸侯王，趁项羽滞留在齐国之际，纠集塞、翟、魏、赵、殷五国诸侯联军56万，兵分两路攻楚，北路由曹参、灌婴统率，进攻定陶，击败龙且、项它。南路为刘邦亲自统率，部将为张良、陈平、韩信、吕泽、张耳、夏侯婴、樊哙以及五诸侯军，至外黄，击败楚将程处、王武，彭越率三万人归附刘邦，刘邦封彭越为魏相国，攻打梁地，派樊哙北上攻打邹县、鲁县、薛县、瑕丘，以阻止项羽从齐国南下，向东攻打下邑、派吕泽驻守，下邑在萧县西面不远，萧县在彭城西面不远，项羽南下救援彭城必经萧县，这样，如果项羽回援彭城，吕泽可以与刘邦东西两面夹击项羽。与北路军曹参、灌婴会合，进攻砀县、萧县，攻取彭城。
项羽得知后，留众部将继续击齐，自率精兵3万疾驰南下，先击败驻守在鲁县的樊哙，当时刘邦等众诸侯已入彭城，收其货宝美人，置酒高会。项羽乘刘邦陶醉于胜利，戒备松懈之际，率军绕至彭城西，于清晨时发动突然袭击，驻守在下邑的汉将吕泽没来得及作出反应，刘邦不得不撤出彭城，楚军于是大败汉军，汉军往泗水方向溃逃，楚军紧追不舍，杀汉军十余万人，一直追击至灵壁（今安徽灵璧县）东濉水，汉军相互拥挤、践踏，加上楚军追杀，汉军十余万人皆入濉水，濉水为之不流。此役，汉军被歼数十万。刘邦急率残部先在砀县整顿，然后向西与吕泽会合。
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