陈胜吴广起义
不久，起义军商讨下一步作战计划，决定趁秦主力在河北，关中空虚之际，派一支部队进军关中。秦怀王便派遣刘邦进攻关中。由于项羽在巨鹿之战中破釜沉舟以少胜多，大败秦军主力，所以刘邦为遇到强劲抵抗，顺利攻破关中，秦王子婴见大势已去，表示投降，秦朝的统治就此结束，此后便开始了长达四年的楚汉战争。
公元前207年10月，刘邦的军队浩浩荡荡开进咸阳城。身为统帅的刘邦已进入壮丽辉煌的秦宫，看到奇珍异宝和美女佳丽便迷恋起来，想在宫里住下。这时张良指出秦国荒淫无度才会灭亡，刘邦刚刚进入咸阳，就安于享乐，这是助纣为虐。刘邦顿时醒悟过来，立即下令封闭秦宫和府库，率军出了咸阳城到灞上驻扎。在当时政局动乱的情况下，刘邦提出废秦苛法和约法三章明显的起到了安定人心，争取民心的作用。因此，关中百姓都盼望着刘邦能做关中王。
不久，项羽攻破函关谷，也来到关中扎营在离灞上只有40里的鸿门。项羽听说刘邦想称王，大怒，决定进攻刘邦。当时项羽拥兵40万，比起只有10万兵马的刘邦来说在兵力上占绝对优势。刘邦只好带着礼物，低声下气地来到了洪门，想要和项羽和解。刘、项以礼相见，彼此都把误会关于小人的挑拨。然后项羽大摆鸿门宴，但宴席之间，明里暗里，杀机不断，这就是历史上著名的鸿门宴的故事。但最终，刘邦化干戈为玉帛以外交手段，缓解了自己的危机。
公元前206年，势力最大的项羽自立为西楚霸王分封天下诸侯时，故意把刘邦分在偏僻的巴蜀汉中一带，势力单薄的刘邦忍气吞声，前往汉中途中他拜韩信为大将，韩信最终也不负众望。
韩信
此时，中原形势混乱，刘邦用萧何巩固关中后方，用韩信迂回周旋项羽，拉拢不被项羽重用的英布、彭越，离间项羽和范增的关系。刘邦与项羽周旋五零这种事项羽众叛亲离。公元前202年12月，刘邦与项羽决战于乙垓下，30万大军团团围住项羽，项羽兵疲粮尽，惶恐不安，随后在乌江自刎。这场历时四年的战争，刘邦取得最终的胜利。
项羽虽势力强大，却刚愎自用，一味依赖武力。刘邦善于用人，知人善任，勇于纳谏，能充分发挥部下的才华，这正是他的高明之处，也是他以弱胜强，夺取天下的原因。
一统帝国称帝建汉
刘邦在山东举行登基大典定国号为汉，同时封妻子吕氏为皇后，儿子刘盈为太子，他称帝后，在许多方面都是“汉承秦制”，并在其基础上做了一些改进。西汉建立之初，由于长期战乱，到处都是破残荒凉的景象，社会经济遭到严重破坏。为了巩固政权和稳定社会局势，汉高祖吸取秦朝因暴政导致速亡的教训，采取了休养生息的政策，他下令“兵皆罢归家”，并鼓励人民致力农业生产。这些措施对于恢复残破的社会经济和稳定，封建统治秩序起了重大的作用。
刘邦建国称帝时，国家一时尚未平靖。为重建战后的新秩序及安抚功臣，他采取了郡国并行制，重新分封七个异姓功臣为王。这些异姓诸侯王占据原来东方六国的广大地域，拥有很大权力，后来成为统一的中央集权国家的严重威胁。
为了解决这些问题，他首先处置的就是韩信。依据萧何的计策处死了韩信，也就是所谓的成也萧何，败也萧何的来处。接着又用不同的方法削弱了个地“王”，以及宰相萧何的权利，他用铁腕手段打击权臣，巩固皇权，使汉王朝的统治力量大大加强。
毛泽东读《史记·高祖本纪》时赞扬刘邦是“一位高明的政治家”，并对刘邦尤为关注，多次评点：“汉朝的刘邦是封建皇帝里边最厉害的一个。”
为了汉朝的发展。刘邦可以说是殚精竭虑，心力交瘁。加上平定英布叛乱时中的剑伤，他的身体状况每况越下，终于在公元前195年。时年62岁。
