第二年，也就是公元前205年，韓信將敵軍引出函谷關(guān)，將兵鋒逼至洛陽(yáng)，韓王鄭昌、殷王司馬邛等項(xiàng)羽所屬的封國(guó)，先后歸降劉邦。然后，韓信率漢軍與齊、趙聯(lián)合，共謀入侵楚國(guó)，四月，聯(lián)合大軍就已進(jìn)入到了楚國(guó)的首都彭城。攻勢(shì)之凌厲，令人贊嘆。

進(jìn)入彭城后的劉邦，小混混的老毛病又犯了，他將防務(wù)丟在一邊，派人去大肆收集美女和寶物給他，給了項(xiàng)羽一個(gè)還擊的可乘之機(jī)。正在與齊軍鏖戰(zhàn)的項(xiàng)羽聽說彭城失守，急率三萬(wàn)精騎星夜趕回，一戰(zhàn)將劉邦擊敗。韓信聽到這個(gè)消息，馬上趕來(lái)收集潰敗的部隊(duì)，和劉邦在洛陽(yáng)地區(qū)會(huì)師，又成功地進(jìn)行了阻擊戰(zhàn)，在京縣、索亭之間把楚軍打得大敗，使項(xiàng)羽西進(jìn)的兵鋒受挫。戰(zhàn)線最后在滎陽(yáng)穩(wěn)定了下來(lái)。

劉邦兵敗彭城后出了一點(diǎn)小事故：齊國(guó)、趙國(guó)、魏國(guó)這幾個(gè)國(guó)家，看到劉邦不務(wù)正業(yè)的態(tài)度，頗感失望，又將革命的旗幟倒向了楚國(guó)。形勢(shì)的嚴(yán)峻不容許劉邦再有絲毫的猶豫，八月，劉邦封韓信為左丞相，領(lǐng)兵攻打魏國(guó)。魏王豹陳重兵于黃河?xùn)|岸的蒲坂，韓信針對(duì)魏軍部署，將大量船只集中在蒲坂對(duì)面的臨晉，佯作正面渡河之勢(shì)，暗中卻用木框架綁扎瓦罐做成臨時(shí)渡河器材，從上游夏陽(yáng)渡河奇襲安邑，突然出現(xiàn)在魏軍背后，大破魏軍，俘獲魏王豹。

韓信攻占齊地后，項(xiàng)羽驚恐萬(wàn)分，連忙派人去游說韓信，以三分天下為條件，希望韓信反漢聯(lián)楚。韓信義正詞嚴(yán)地拒絕了。這時(shí)候，韓信身邊的謀士也都紛紛勸他答應(yīng)項(xiàng)羽的條件，畢竟，不管老板給你多高的職務(wù)，多高的薪水，名正言順地做老板總是比給別人打工好。況且現(xiàn)在韓信戰(zhàn)功赫赫，有“功高蓋主”的危險(xiǎn)，很難說劉邦不會(huì)借機(jī)除掉他。韓信聽了連連擺手道：“請(qǐng)不要再說了?！笨墒驱R地初定，需立王掌政以安民心。所以，韓信已遣使修書請(qǐng)求劉邦立他為假齊王（代理齊王）。當(dāng)時(shí)，劉邦正被項(xiàng)羽困在滎陽(yáng)，自顧不暇，看罷來(lái)書后勃然大怒，本不想應(yīng)允。后來(lái)，聽取了張良和陳平的意見后，劉邦又說：“大丈夫平定了諸侯就是真王，當(dāng)假王干什么？”于是，就真的立韓信為齊王。韓信又一次因禍得福，封了王。

公元前202年十二月，楚、漢兩軍在垓下展開決戰(zhàn)，這就是著名的“垓下之戰(zhàn)”。劉邦以韓信為主將，統(tǒng)一指揮各路大軍。項(xiàng)羽指揮十萬(wàn)楚軍，從正面向漢軍陣地猛攻。韓信采用典型的側(cè)翼攻擊戰(zhàn)法，令漢軍中軍稍稍后退，避開楚軍銳氣，而將兩翼展開，實(shí)行側(cè)擊，然后再令中軍推進(jìn)，一下子完成了合圍。入夜，韓信令漢軍四面唱起楚歌，終使楚軍喪失斗志，被漢軍一舉聚殲于垓下。項(xiàng)羽眼見大勢(shì)已去，慷慨自刎于烏江邊。歷時(shí)五年的楚漢戰(zhàn)爭(zhēng)，以漢王劉邦?yuàn)Z得天下而告終。