项羽主力的离开，给了刘邦一个天赐良机。经过几个月的准备之后，刘邦已经准备了充足的粮草和军队，并且在萧何的建议下，拜韩信为大将，做好了战争的一切准备。不过接下来，汉军往哪个方向发展，却成了一个大问题。当时汉军有两个方向，一个是直接往东打，这个选择大概就相当于三国时代，刘备率兵征讨东吴。另一个是朝北打，先入主关中，再向东扩张。
经过缜密的分析后，刘邦最后选择了朝关中方向打。因为一旦打下了关中，刘邦的地盘，基本上就等同于秦始皇即位之前的秦国，进可攻退可守，战略容错率更大一些。公元前206年11月，刘邦突然袭击关中。项羽之前为了钳制刘邦，在关中地区封了三个王，这三个王，原来都是秦朝的将军。项羽的本意是希望，这三个王能利用秦朝将军的身份，治理好关中。
但他却忽略了，之前秦朝覆灭的过程当中，这三个王率领的二十万秦军，曾被项羽全部坑杀了，这就导致这三个王就藩之后，根本无法很好的治理辖境，大家都对他们恨之入骨。如此一来，他们想要在毫无防备的情况下，阻挡刘邦，自然也就难如登天了。接下来不到三个月的时间里，刘邦直接横推三王，控制了大半个关中地区。只剩下一个章邯，还留有部分残兵，但却已经被汉军彻底围困起来，被灭已经只是一个时间问题了。
至此，刘邦战略计划中的第一步结束，第二步开始。在第二步开始之前，刘邦先用了一系列手段，尽可能的麻痹项羽，让项羽相信，他拿下关中便已经心满意足，继续在山东那边作战。与此同时，刘邦又去联系其他诸侯王，邀请他们和自己一起围殴项羽。其他诸侯王此时也都眼馋项羽的地盘，不满足于自己得到的利益。于是，在极短时间内，一个庞大的反楚联盟，凭空出现了。
公元前205年5月，刘邦正式率兵东出，和项羽集团正式宣战。因为项羽当时正率领主力，在山东地区作战，所以刘邦几乎没费吹灰之力，便一路势如破竹，直接攻下了项羽的都城，也就是今天的江苏徐州。这场战争的胜利，让刘邦有些忘乎所以，开始对项羽产生了轻视之心。所以，入主彭城之后，刘邦连忙召开庆功宴，仿佛项羽集团被灭，已经近在眼前了。
然而可惜的是，当项羽得知后院起火，率领主力军队返回的时候，刘邦的麻烦来了。接下来，项羽亲率三万精锐，回援彭城。当时的反楚联盟，名义上拥有五十六万军队，但面对强大的楚军，却被打得一败涂地。几场大战下来，项羽至少干掉了超过二十万军队，刘邦麾下的军队，近乎被打得全军覆没。这就是历史上著名的彭城之战。彭城之战结束以后，刘邦率领残部，撤退到了河南郑州地区。
原本强大的反楚联盟，也瞬间土崩瓦解，几大诸侯王也都纷纷转投了项羽，刘邦似乎已经是危在旦夕。不过，就在这个时候，关中那边固守的章邯，终于被干掉了。章邯被干掉以后，刘邦彻底控制住了整个关中，有了坚实的大后方。所以接下来，刘邦派萧何坐镇关中，全力向郑州地区运送兵员和粮草。靠着稳固后方的优势，刘邦才艰难地撑了下来。
至此，刘邦战略计划的第二步结束，开始进入第三步。接下来，刘邦自己率领一部分主力，固守在郑州地区，和项羽进行对峙。与此同时，刘邦让韩信和彭越等几位大将，率领军队在北方开辟第二战场。在这期间，彭越率军袭击项羽的补给线，导致项羽无法全力进攻刘邦，刘邦这才艰难站稳了脚跟，正面挡住了项羽。另一方面，接下来的两年时间里，韩信率军横扫北方，先后攻魏、破代、灭赵。
到了韩信出征北方的时候，之前彭城之战的另一个影响就凸显了出来。因为之前彭城之战当中，项羽大败反楚联盟，导致北方的其他几个诸侯国，同样损失不小，这也给了韩信一个攻灭他们的天赐良机。而随着韩信不断胜利，原本那些依附与项羽的诸侯王，也开始再次倒向刘邦。在这期间，刘邦自己也将一些大将分封为王，在这些诸侯王的支持下，刘邦集团开始逐渐扭转劣势，从战略防御转为战略进攻。
到了公元前204年9月，在刘邦和项羽对峙了一年多以后，韩信挥师攻入山东，最后在山东潍河地区，打败了齐楚联军，后世史称潍水之战。潍水之战的发生，标志着韩信已经成功控制了中原北方，并且可以从山东地区，开辟第二战场，被项羽的侧翼迂回进攻。此时被两面夹击的项羽，早已是疲惫不堪。所以，潍水之战结束以后，项羽被迫主动和刘邦求和，双方以鸿沟为界，二分天下。
