公元前205年，刘邦在彭城被项羽打得落花流水，仅率数十骑逃到荥阳、成皋。楚军追杀汉军至荥阳，双方开始相持，拉开了成皋之战的序幕。  

    公元前204年十二月，项羽包围了荥阳，荥阳危在旦夕，次年五月，刘邦突出重围，逃到成皋。项羽进围成皋。这时，谋士陶里向刘邦建议：“要想改变楚汉相持不下的局面，建议您出兵武关，项羽必定要南下武关以求决战，您可深沟高垒，不与他作战。这样，就可以使成皋的汉军得到休整。您可另派韩信出兵黄河以北，招降赵国，联合燕国、齐国，从侧后攻击楚国，打击骚扰其补给线。到那时，您再引兵出荥阳。这样，可以使楚军处处设防，分散兵力，疲惫不堪，而汉军却可以得到休整，恢复战斗力。”于是刘邦率兵南出武关，进至宛城(今河南南阳)和义县(河南叶县)之间，项羽听说刘邦出兵宛、义，果如所料，立即率兵南下，刘邦见项羽军到，即坚守营垒，不与楚军交战，而彭越此时在后方大胜楚军，切断了楚军的后勤运输线。项羽无奈只好亲率楚军主力回兵东小彭越。刘邦乘机从宛城率军北上，击溃围困成皋的楚军，收复六月，项羽在击败彭越后回兵又包围了成皋。刘邦向北方韩信军队方向出逃，楚军再次攻占了成皋。七月，刘邦接收了韩信的大军，派出一支汉军，插入楚军背后，与彭越一起扰乱楚军后方。

    八月，彭越先后攻下睢阳、外黄。接着，又攻下了梁地十多座城池。项羽只好亲自率兵还击彭越，把防守成皋的要务交给大司马曹咎和塞王司马欣，并反复叮嘱谨守成皋，慎勿与战。

    项羽东去以后，刘邦率主力数次到成皋城下挑战，楚军坚守不予应战。汉军派人在城下轮番辱骂。几天后，曹咎就按捺不住，出兵应战，被汉军攻破。刘邦遂引兵渡河南下，夺取了成皋，又以重兵包围了荥阳楚军。

    项羽得知成皋失陷，立即率兵西夺成皋。汉军凭险扼守，和项羽楚军形成对峙局面。这时，楚汉双方战局已发生了巨大的变化。韩信汉军已迂回到齐地，与彭越军刘邦军完成了对项羽的战略包围，而项羽则由以前的主动变为被动，陷入东西夹击之中。

    公元前203年八月，为摆脱被动局面，项羽与汉息兵讲和，中分天下，割鸿沟以西为汉，以东为楚。项羽撤军向东。

    次年冬十月，刘邦接受张良、陈平的建议，撕毁盟约，追击项羽。为了聚集力量消灭项羽，刘邦答应封韩信为齐王，封彭越为梁王。于是，韩信、彭越挥师南下，包围项羽，项羽连战失利，最后自刎而死。刘邦在公元前202年二月，称帝于成皋，建立了西汉政权，当月，又西人洛阳，以洛阳为开国首都。