高祖，沛县丰邑中阳里人，姓刘，字季。父亲叫刘太公，母亲是刘媪。当初刘媪在太湖边休息小睡，梦见与天神相遇交合。当时电闪雷鸣，天色昏暗，太公正好来寻找，看见一条蛟龙卧在刘媪身上。不久刘媪便怀了孕，生下儿子高祖。
高祖，高鼻梁，额头突起像龙，胡须很美，左腿上有七十二颗黑痣。他为人仁厚，喜欢施舍别人，胸襟豁达，志向远大，不肯从事农业生产。到了壮年，尝试做官，担任泗水亭长。此后高祖便与县衙吏役们混得很熟，这些吏役们常与他亲近并开玩笑。他爱好喝酒，迷恋女色。他常到姓王、姓武两家卖酒的老妇那里赊酒，喝醉了就睡倒不起。武负、王老太常看见睡着的高祖身上有龙出现，感到很奇怪。高祖每次来买酒，酒店生意便比平时好出几倍。等发现这种奇怪的现象后，到年底结账，这两家酒馆便常将高祖的欠款一笔勾销。
高祖曾到咸阳服徭役，遇到秦始皇出巡，看到始皇，高祖感慨地说：“啊！大丈夫就应当像这个样子！”
单父县人吕公与沛县县令要好，吕公为了躲避仇人，到县令这里做客，因而就在沛县落户。县里的豪杰吏人，听说县令有贵客来临，都前往道贺。当时萧何为主吏负责收受贺礼，他向来宾们说：“贺礼不满一千钱的，请坐在堂下。”高祖当时做亭长，一向看不起这些官吏，于是便调侃性地在礼单上大笔涂上：贺钱一万。实际他一文钱都没带。这个礼帖送到吕公手上，吕公非常吃惊，亲自到门口迎接高祖。吕公喜欢给人看相，见高祖的相貌特殊，因而特别敬重，引高祖到堂上入座。萧何说：“刘季这个人，常是说大话很多，能做成的事很少。”高祖借机随便轻侮各位客人，便高居上座，毫不谦让。酒宴临近尾声，吕公向高祖使眼色，恳请高祖留下来。于是高祖便留下来，等客人都散去后，吕公说：“我年轻时就好给人相面。经我相过的人很多，但没有一位相貌像你这样高贵的，希望你能够自重珍爱。我有一个女儿，愿意做你的妻子。”酒宴结束，吕媪对吕公决定将女儿嫁给高祖的事非常生气，她说：“你平常总是认为这个女儿奇特不寻常，要把她嫁给贵人为妻。沛县县令和你要好，他来求婚，你不答应。怎么会如此糊涂把女儿许给刘季呢？”吕公说：“这不是你们女人家所能知道的事情！”吕公便把女儿嫁给刘季。吕公的女儿就是后来的吕后，生了孝惠帝和鲁元公主。
高祖做亭长的时候，有一次请假回家来到田间。吕后带着两个孩子在田间锄草，有一个老人从田中经过，一时口渴讨水喝，吕后便递水给老人喝了。老人看了看吕后说：“夫人是天下贵人。”吕后又要老人给两个孩子相面，老人看看孝惠帝，说：“夫人之所以能够显贵就是因为这个孩子。”老人又看鲁元公主，也说是贵人之相。老人走了，高祖正好从田舍走来，吕后便向高祖讲了老人相面的事，说老人路过这里，相定孩子和我都是大贵之相。高祖问老人往哪里走了，吕后说：“刚走不远。”于是高祖追上那个老人向他询问面相的说辞。老人说：“方才我相过的夫人和小孩，相貌的高贵都像您，您的面相简直贵不可言。”高祖便道谢说：“果真像先生说的那样，您的恩德我绝不敢忘。”后来高祖显贵，再找这位老人时已不知其去向。
高祖担任亭长时喜欢戴用竹皮做的帽子，于是专门派捕头去薛县定做。他经常戴这种帽子，后来贵为天子，仍经常戴着。所谓的刘氏冠，就是这种帽子。
高祖以亭长的身份遣送本县去修骊山陵墓的刑徒。这些刑徒走到中途，有许多逃跑了。高祖估计等到达骊山，刑徒们可能要逃光了，便在走到丰西山泽之中时，停了下来让大家喝酒，到晚上就把遣送的刑徒们全放了。高祖说：“你们都走吧，我也从此远走高飞！”刑徒中有十几个壮士愿意追随他。
高祖喝了很多酒，连夜抄近道往前赶路，他命令一个人在前面开道。这人回来报告说：“前面有一条大蛇挡住去路，请求返回！”高祖酒醉，说：“壮士前行，有什么可怕的？”高祖于是赶上前去，拔剑斩蛇，蛇被斩为两段。路也就畅通了。又往前走了几里地，高祖醉得支持不住，躺下来便睡着了。后面的人走到斩蛇的地方，看见一老妇人在那里哭泣。问她为什么哭，老妇人说：“有人杀了我的儿子，因此痛哭。”这些人又问她：“老太太，你的儿子为什么被杀？”老妇人说：“我儿子是白帝子，变成蛇，挡在路当中，如今被赤帝子杀了，所以我才哭！”大家认为老妇人不诚实，准备打她，老妇人忽然就不见了。等后面这些人赶到时，高祖也已酒醒。大家将老妇人说的话告诉高祖，高祖心中暗自高兴，颇为自负。而那些追随他的人，也因此一天比一天敬畏他。
秦始皇常常说：“东南有天子气。”于是他便巡游东方，试图加以镇伏。高祖即怀疑与自己有关，于是躲藏到芒山、砀山一带的深山大泽之中。吕后带人寻找，常常一找就找到。高祖觉得奇怪，问吕后为什么能够轻易找到。吕后说：“你所躲藏的地方，上面经常有云气环绕，所以我就依着云气去找，便常常能够找到你。”高祖非常高兴。沛县子弟有人听说了这事，有许多人都愿意追随他。
秦二世元年秋天，陈胜等人在蕲县起义，到了陈县后自立为王，号称“张楚”。许多郡县的人杀掉官吏，响应陈胜。沛县县令非常害怕，想要率领沛县人响应陈胜。主吏萧何和狱掾曹参向沛县县令说：“您作为朝廷的官吏，如今要起兵反秦，领导沛县的子弟起义，恐怕大家不肯听从。希望您召回已经逃亡在外的人，可以得到好几百人。通过他们来控制民众，民众就不敢不听从命令了。”于是县令便派樊哙去召回刘季。这时刘季的部队已有近百人了。
于是樊哙陪同刘季到沛县。县令又后悔了，怕刘季来了会发生变故，就关闭城门，严密防守，不让刘季等人入城，并要杀掉萧何和曹参。萧、曹二人惊恐不安，翻越城墙投靠刘季。刘季写了封信射进城去，对沛县百姓宣称说：“天下人受秦朝的苦害已经很久了。如今父老们假使要替县令守城，而此时各国诸侯都已起兵反秦，沛县就不免被攻破而遭到屠城惨祸！如果大家共同杀死县令，选择一个合适的人来领头，以响应天下诸侯，那就能够保全家室。不然，全城的百姓都要惨遭杀戮，那太不值得了。”百姓们果然率领子弟共同杀了县令，打开城门，迎接刘季，要请他担任县令。刘季说：“天下正处在大乱的时候，诸侯纷纷起兵，选择首领如果不当，就会一败涂地。我刘季并不是过于爱惜自己的生命，而是担心自己能力浅薄，不能保全父兄子弟。这是件大事，希望大家再推选一个能担当此项重任的人。”萧何、曹参等人都是文官，胆小而爱惜生命，害怕将来事业不成，要被秦朝绝种灭族，所以都坚持推让给刘季。父老们都说：“我们平日听到刘季许多奇异的事情，刘季一定会大贵的。而且占卜的结果显示，刘季是唯一理想的人选。”刘季又再三推让，但众人没有谁敢出任首领，最后便立刘季为沛公。沛公便在县衙祭祀黄帝和蚩尤，又杀牲取血祭战鼓。军旗一律用赤色。这是因沛公曾斩蛇，老妇人说蛇是白帝的儿子，杀蛇的人是赤帝的儿子，所以崇尚赤色。于是那些年轻豪侠的县吏，如萧何、曹参、樊哙等人，都为沛公征发沛县子弟为兵，得到两三千人，攻打胡陵、方与以后，回军驻守丰邑。
秦二世二年，陈胜的部将周章领兵向西进攻到戏水后兵败退回。这时燕、赵、齐、魏等地的豪杰都起兵自立为王，项梁、项羽在吴中地区起兵。秦朝泗川郡监名叫平，他率兵围攻丰邑。两天后，沛公领兵出战，打败了泗川郡监的部队。沛公就命雍齿率兵驻守丰邑，他自己领兵去薛县。其时泗川郡守名叫壮，在薛地被沛公打败，逃亡到戚县，沛公的左司马曹无伤追上去擒获壮，杀死了他。沛公回军亢父，到了方与，周市来攻打方与，还未交战。陈王派魏人周市攻取丰邑。周市派人对雍齿说：“丰邑从前是魏王迁都之地。现在我们魏国已经攻下占领的有几十座城邑。雍齿若能降魏，魏国就封你为侯；如果不归降魏国，我军破城后就要血洗丰邑。”雍齿本来就很不情愿归属沛公，如今魏国招降，雍齿便反叛沛公而为魏国据守丰邑。沛公领兵攻打丰邑，没有攻取。沛公又生了病，于是回军沛县。
沛公怨恨雍齿和丰邑子弟背叛他，听说东阳县的宁君、秦嘉立了景驹为代理王，据守留城，沛公于是引兵去留城，要归附景驹，想请景驹出兵协助攻打丰邑。这时秦朝将军章邯率军追击陈胜，别将司马率兵向北攻占楚地，血洗相城后到了砀县。东阳县宁君和沛公率领军队向西进攻，和司马的军队在萧县的西面交战，作战不利，便退回留县，收集散兵后，又引兵攻打砀郡。经过三天激战终于攻下砀郡，收编砀郡降兵五六千人。又攻打下邑，也旗开得胜，然后回军丰邑。沛公听说项梁在薛县，就带了随从骑兵一百多人去见项梁。项梁拨给沛公五千人并配给十名五大夫级的将官。沛公回来后，再次领兵进攻丰邑。
沛公去见项梁，来往历时一个多月。项羽已攻下襄城回来。项梁召来各地将领，聚集在薛县，商议大事。项梁听说陈胜确实已死，就拥立楚国后人即楚怀王的孙子心为楚王，把盱眙作为都城。项梁号称武信君。过了几个月，向北进攻亢父，救援东阿，打败了秦军。齐军收兵回去，而楚军独自追击败逃的敌人。派沛公和项羽另外攻打城阳，屠戮了城阳的守军。随后驻军濮阳东面，与秦军交战，又大败秦军。
秦军重新振作，坚守濮阳，引水环绕城池来自守。楚军撤兵，转攻定陶。定陶也未能攻取。沛公与项羽便西进攻取秦地，到达雍丘，与秦军交战，大败秦军，斩杀秦将李由。返回时又进攻外黄，没能攻下。
项梁连破秦军，产生了骄傲情绪。宋义劝项梁不可轻敌，项梁不听。秦朝派兵增援章邯趁夜衔枚偷袭项梁，在定陶大败楚军，项梁战死。这时，沛公与项羽正在进攻陈留，听到项梁战死，就带兵和将军吕臣向东撤军。吕臣驻兵彭城以东，项羽驻兵彭城以西，沛公驻军砀县。
章邯打败项梁以后，认为楚兵不足以造成忧患，就强渡黄河，向北进攻赵国，大破赵军。当时，赵歇为赵王，秦将王离率兵把赵歇包围在巨鹿城中，就是所谓的河北军。
秦二世三年，楚怀王见项梁败亡，非常害怕，便将都城从盱眙迁到彭城，合并项羽和吕臣的部队，自己亲自率领。任命沛公为砀郡长，封武安侯，统领砀郡兵马；封项羽为长安侯，号称鲁公；任命吕臣为司徒，吕臣的父亲吕青为令尹。
赵歇多次请求楚军援救。怀王就任命宋义为上将军，项羽为副将，范增为末将，出兵北上救赵。命令沛公领兵西进攻取，进入关中地区。楚怀王与诸将约定，谁先攻入关中，谁就做关中王。
当时，秦国的军队强盛，常打胜仗。诸将中没有人认为先进入关中地区攻打秦国是有利的。唯独项羽怨恨秦军打败项梁，非常气愤，愿意和沛公西进入关。怀王的老将们都说：“项羽为人暴躁凶悍，奸猾狠毒，他从前攻打襄城，城破后，城中没留下一个活口，全被活埋。他所经过的地方，没有不遭受杀戮和毁灭的。况且楚已经屡次进兵攻取都没能取胜，以前陈王和项梁都因此失败。不如改派宽厚长者，以正义为号召率军西进，告谕秦地的父老兄弟。秦地父老兄弟，早已被他们的君主弄得苦不堪言了，如今果真能得到一位宽厚的人前去，不用残暴的手段，关中应该是能够攻克的。现在项羽为人凶暴，不能派他去，只有沛公向来有宽厚的气度，可以派遣。”怀王最终没有答应项羽西进，而派沛公西进攻取秦地，收容陈胜和项梁的散兵。沛公就取道从砀郡到达城阳，与驻在杠里的秦军对垒，击破了秦军的两支部队。楚军又出兵击败秦将王离，大获全胜。
沛公领兵向西继续进攻，在昌邑遇到彭越，于是和彭越合兵同攻秦军，未能取胜。回军到栗县，遇到刚武侯，沛公夺取了刚武侯的军队四千多人，两军合并。于是沛公又与魏将皇欣、魏申徒武蒲的军队共同进攻昌邑，未能攻下。向西经过高阳，当时郦食其担任高阳的监门，他说：“领兵经过此地的将军很多，我看只有沛公算是一位心胸宽广的长者。”于是便去求见，要游说沛公。沛公当时正坐在床边，让两个女子为他洗脚。郦生不下拜，只作一深揖，说：“您如果一定要诛灭无道的暴秦，就不该坐着接见长者！”于是沛公忙起立，整衣致歉，请郦生上坐。郦食其便劝沛公袭击陈留，夺取秦军积存的粮食。沛公就封郦食其为广野君，任命他的弟弟郦商为将，率领陈留的军队，与沛公一同进攻开封，未能攻下。沛公向西进军，与秦将杨熊战于白马，又在曲遇激战，大破秦军。杨熊败逃荥阳，秦二世派使者将他斩杀示众。沛公又向南进攻颍阳，屠戮了坚守不降的将士。又得到张良的帮助，占领了韩国的辕关。
这时候赵将司马卬正准备渡过黄河，入函谷关。沛公便向北进兵，攻取平阴，切断了黄河渡口。又南下，与秦军在洛阳东面交战，没有取胜，回军阳城。他收拾整备骑兵，与南阳郡守吕在犨地东面交战，占领了南阳。吕败逃退守宛城。沛公便率兵绕过宛城西进。张良劝他说：“您虽然急于入关，但秦兵还很多，又凭借险要的地势严防死守。如果现在不攻下宛城，宛城的奉军就会从背后追击，强大的秦军在前面阻截，这是很危险的。”于是沛公连夜引兵从另一条路返回，更换了旗帜，天快亮时将宛城重重围住。南阳郡守想自刎，他的门客陈恢说：“如今离死还早！”于是陈恢翻越城墙而出，见沛公。陈恢说：“我听说足下和怀王有约，先入咸阳者就可以在关中称王。如今足下停留在这儿攻城，你可知道宛城是大郡的都城，连城数十座，人多粮足。城内军民以为投降一定会被杀死，所以都登城防卫拼命坚守。如果你停下来整日攻城，士兵死伤必多；若解围离开宛城，宛城兵马必从后面追击足下。如此一来，足下前则失去先入咸阳的机会，后则又有遭受强大宛军袭击的危险。为足下着想，不如订立盟约招降宛城，封郡守为侯，仍让他留守宛城。足下可以率领宛城的兵马一起西进。那些没有降服的城邑，都会争着开城，等待您的到来，足下便可以畅通无阻，直入关中了。”沛公说：“好！”就封南阳郡守吕为殷侯，封给陈恢千户。沛公率兵向西进军，果然各城没有不降服的。到丹水，高武侯鳃、襄侯王陵，都在西陵归降。沛公回师进攻胡阳，遇到番君所属别将梅鋗，便与他一起攻下析县和郦县。沛公派魏人宁昌出使秦国，使者还未回来。这时章邯已在赵地带领全军投降项羽。
当初，项羽和宋义带兵北上救援赵国，等到项羽杀了宋义，代宋义为上将军，诸将如黥布等人都归属项羽。项羽击破秦将王离后，章邯投降，诸侯也都归服项羽。到后来赵高杀了二世，就派使者来见沛公，想要订约，瓜分关中，各自为王。沛公以为是赵高的诈术，就采用张良的计谋，派郦食其和陆贾去说服秦将，用利益去收买诱惑，趁机袭取武关，大破秦军。沛公军又在蓝田南面与秦军交战，布置疑兵，悬挂了许多旗帜，迷惑秦军，并命令诸将兵士，所过的地方不准掳掠，秦人非常高兴。秦军纷纷懈怠，沛公趁机大破秦军。又在蓝田北面和秦军交战，大败秦军，他乘胜前进，彻底打败了秦军。
汉元年十月，沛公的军队先于其他诸侯的军队到了霸上。秦王子婴乘素车，驾白马，把绳子套在脖子上，手捧皇帝的玉玺、符节，在轵道旁向沛公投降。沛公手下诸将有人提出杀死秦王子婴。沛公说：“当初，怀王派我来，本来就是因为我能宽容待人。况且秦王已经降服，如果杀了他，不吉利！”
沛公于是将秦王交给官吏看管，率部向西进入咸阳。沛公想在秦宫中住下，樊哙和张良极力规劝。沛公于是将秦宫中的珍贵宝物、所有府库全部封存，然后回到霸上驻守。沛公召来附近各县的父老豪杰，对他们说：“父老们，你们长期在苛酷的秦法之下生活，苦不堪言。秦法规定百姓批评朝政就遭到灭族，相聚议论的就杀头。我和诸侯有约定，先入关的就为关中之王。现在我应该在关中称王。今天，我要和父老约法三章：杀人者处以死刑，伤人和抢劫者依法治罪。其余的秦朝法律全部废除。所有官吏百姓照旧和原来一样安居乐业。我之所以领兵入关，就是要为父老们除害，不是来侵占的，更不做残暴的事，大家不要害怕。我退军驻守霸上，只是为了等待各路诸侯的到来，以便订立条约罢了。”于是沛公派人和秦朝官吏巡视各县乡村，进行广泛宣传。秦人非常高兴，争先持牛羊酒食，慰劳沛公的军士。沛公又再三谦让，不肯接受，说：“仓库里粮食很多，并不缺乏。不想让大家破费。”民众们更加欢喜，唯恐沛公不在秦地称王。
有人劝谏沛公说：“秦地物产丰富，比天下其他地方富有十倍，地形险要。如今听说章邯已经投降项羽，项羽给章邯的封号为雍王，让他在关中称王。现在如果来关中，那时沛公你恐怕就不能拥有关中了。应赶快派兵把守函谷关，不能让诸侯的军队进入，并且逐步征集关中兵员，增强实力，以抗拒诸侯军队。”沛公认为这个计谋有道理，便听从了他的建议。
十一月，项羽果真率领诸侯军队大举西进，正准备进入函谷关，而关门却紧闭不开。项羽听说沛公已平定关中，大怒，派黥布等人攻破函谷关。
十二月中旬，项羽率军到达戏水。沛公部下左司马曹无伤听说项羽大怒，准备攻打沛公，便派人对项羽说：“沛公要做关中王，让子婴担任丞相，奇珍异宝，都已归沛公所有。”曹无伤想以此取得项羽的封赏。亚父范增劝项羽攻打沛公。项羽下令让士卒吃饱喝足，准备次日与沛公交战。这时，项羽拥有四十万军队，号称一百万。沛公拥兵十万，号称二十万，兵力实在不敌项羽。恰好项伯想要救张良，连夜来见张良。沛公借此机会通过项伯向项羽说明情况，项羽这才放弃出兵攻打沛公的计划。第二天，沛公带了一百多人骑马赶赴鸿门，当面向项羽谢罪。项羽说：“这是沛公你的左司马曹无伤对我说的，不然，我何至于此？”沛公因有樊哙、张良二人的保驾，才得以脱身。回到军中，立刻诛杀曹无伤。
项羽于是挥兵向西进攻，大肆屠杀，放火焚烧咸阳的秦朝宫室，他们到过的地方没有不遭到残杀和毁灭的。秦人大失所望，但因为恐惧也不敢不服从。
项羽派人回彭城报告怀王，怀王说：“遵照以前的约定行事。”项羽抱怨怀王不肯让他和沛公一起向西进攻入关，而派他北进救赵，以致不能遵照约定先入关中，就说：“怀王这个人，是我们家项梁所立，他并没有任何功劳，凭什么能做主定约？本来平定天下的，是各位将士和我项籍呀。”于是假意崇敬怀王，尊他为义帝，实际并不执行义帝的命令。
正月，项羽自立为西楚霸王，统辖梁、楚地区的九个郡，把彭城作为都城。项羽又背弃原来的约定，改封沛公为汉王，统辖巴、蜀、汉中地区，以南郑为国都。将关中地区一分为三，封给秦朝的三个降将：章邯为雍王，建都废丘；司马欣为塞王，建都栎阳；董翳为翟王，以高奴为国都。楚将瑕丘申阳封为河南王，建都洛阳。赵将司马卬封为殷王，建都朝歌。赵王歇迁往代地为王，赵相张耳封为常山王，建都襄国。当阳君黥布封为九江王，以六县作为都城。怀王的柱国共敖封为临江王，建都江陵。鄱君吴芮封为衡山王，建都邾县。燕将臧荼封为燕王，以蓟为国都。原燕王韩广迁往辽东为王。韩广不服，臧荼攻打韩广并在无终地区将他杀死。将河间三个县封给成安君陈馀，居住在南皮。封给梅十万户。四月，诸侯都结束军事，各自率军返回自己的封国。
汉王前往封国，项王派三万士兵跟随汉王。楚国和其他诸侯国中自愿跟随汉王的有好几万人。汉王从杜县南面进入蚀地的山谷中，军队一过便烧毁栈道，以防备诸侯随后偷袭，同时也是向项羽表示他没有回军向东进攻的意图。到达南郑时，部将和士卒有不少人中途逃跑，士兵们都感怀而唱着思乡的歌曲，想向东归去。韩信劝汉王说：“项羽封诸将有功的为王，都封在好地方，唯独将大王封到南郑，这相当于流放呀！我军官吏士卒都是崤山以东的人，日夜盼望回归故乡，利用他们热烈盼望回归故乡的心情，可以建立大功。如等到将来天下安定，人们都自求安居，到那时可就没办法了。不如决计东进，与天下诸侯一决雌雄！”
项羽出了函谷关，派人迁徙义帝，说：“古代拥有方圆千里的帝王一定要居住在江河的上游。”就派遣使者让义帝迁往长沙郡的郴县。项羽催促义帝起程。群臣于是陆续背叛义帝，项羽就暗中命令衡山王和临江王袭击他们，将义帝杀死在江南。
项羽怨恨田荣，便封齐将田都为齐王。田荣大怒，就自立为齐王，杀死田都反叛楚国，给予彭越将军印，命令彭越在梁地造反。楚命萧公角攻打彭越，彭越打败了萧公角的军队。陈馀怨恨项羽不封他为王，便派夏说去劝说田荣，请求给予兵力上的援助，以攻击常山王张耳。齐王田荣借兵给陈馀，陈馀打败了常山王张耳。张耳逃亡归服汉王。陈馀把赵王歇从代地接回重新立为赵王。赵王因此立陈馀为代王。项王知道这件事以后大怒，出兵攻打齐国。
八月，汉王采用韩信的计策，从故道还师关中，袭击雍王章邯。章邯在陈仓迎击汉军，兵败退逃，在好畤停下来和汉军交战，又被打败，逃回废丘。汉王随即平定雍地，向东进攻咸阳，率军围雍王于废丘，而派遣部下诸将攻取陇西、北地、上郡，命将军薛欧、王吸二人领兵出武关，借王陵在南阳的军队，到沛县迎接刘太公和吕后。项羽听到这个消息，发兵在阳夏阻截，汉兵不能前进。项羽封原吴县县令郑昌为韩王，让他抵挡汉王的军队。
二年，汉王向东进攻各地，塞王司马欣、翟王董翳、河南王瑕丘申阳都投降了汉王。韩王郑昌不肯归降，汉王派韩信攻击郑昌并打败了他。于是在关中设置陇西、北地、上郡、渭南、河上、中地等郡，关外设置河南郡。改封太尉韩信为韩王。明确宣布各诸侯王部将如有以一万兵或者以一郡地投降汉王的，封万户侯。汉王修筑河上郡的要塞。各地原属于秦国的苑囿园林，都让百姓作为田地耕种。二年正月，汉军俘虏雍王章邯的弟弟章平，大赦犯罪的人。
汉王出关到了陕县，安抚关外的父老。回来以后，张耳来见汉王，汉王给予优厚待遇。
二月，下令废除秦朝的社稷，改立汉朝的社稷。
三月，汉王从临晋渡过黄河，魏王豹领兵跟随汉王，占领了河内地区，俘虏殷王司马卬，设置河内郡。汉王率领军队向南，渡过平阴津，到达洛阳。新城的乡官三老董公拦住汉王去路，向汉王诉说义帝被杀的经过。汉王听后，袒臂大哭。于是为义帝发丧，亲自举办了为期三天的丧礼，并派使者通告各路诸侯说：“天下共立义帝，我们都臣服于他。如今项羽竟放逐义帝，并将他杀害，实在是大逆不道。我亲自为义帝发丧，希望诸侯都穿戴丧服，我将出动关内所有的军队，并会集河南、河东、河内三地兵马，沿长江汉水南下，希望和各路诸侯一起，去讨伐楚国那个杀害义帝的人。”
这时项王正往北攻击齐国，齐王田荣与项王在城阳展开激战。田荣战败，逃到平原，平原的老百姓杀了田荣，齐国全部投降楚国。楚兵纵火焚烧齐国城邑，掳走齐人的子女，致使齐人再次叛楚。田荣的弟弟田横，拥立田荣的儿子田广为齐王。齐王又在城阳反击楚军。项王虽然听到了汉王向东进攻的消息，既然已与齐军交战，打算干脆先击破齐国而后回兵迎击汉王。汉王因此能够驱使五路诸侯的兵力，杀入彭城。项羽听说了这件事，立即撤离齐国，从鲁县绕道胡陵，到达萧县，与汉兵大战于彭城灵璧东面的睢水上，大破汉军，杀死许多汉军士卒，连睢水都因为尸体阻塞而无法流动。而后楚军在沛县又掳取了汉王的父母及妻子，安置在项王军中，作为人质。当时，诸侯眼见楚国强大，汉军失败，又都叛汉降楚。塞王司马欣也逃到了楚国。
吕后的哥哥周吕侯率一支汉兵驻守在下邑，汉王战败后逃到他那里，渐渐收聚散兵，驻军砀县。于是汉王率军向西行进，经过梁地到达虞县。汉王派使者随何前往九江去见九江王。汉王说：“你如果能劝说黥布举兵反楚，项羽一定会进攻黥布。如果能把项羽拖在九江几个月，我夺取天下的大业就一定能够成功。”随何于是去说服九江王黥布，黥布果然叛楚。项羽忙派大将龙且领兵攻打黥布。
汉王兵败彭城后向西撤退，途中派人寻找自己的家人。当时汉王家眷早已逃亡，没有找到。战败之后，汉王只找到刘盈，便是后来的孝惠皇帝。六月，立刘盈为太子，大赦罪犯。汉王令太子刘盈守栎阳，凡是在关中地区的诸侯王的儿子都汇集到栎阳来充当太子的侍卫。于是汉军引水灌淹废丘城，废丘投降汉王，章邯自杀。汉王将废丘改名为槐里。这时命令祠官祭祀天地、四方、上帝、山川，规定以后按时令举行祭祀。又发动关内士卒防守边塞。
这时，九江王黥布和楚将龙且交战，九江王战败，便和随何抄小路投奔汉王。汉王渐渐收聚溃散的士卒，与各路将领和关中军队大举出动，因此军势大振，在荥阳的京、索地区大败楚军。
三年，魏王豹向汉王请假回家探视父母的病情，一到魏国，立即断绝河津的要道，叛汉归楚。汉王派郦食其去劝说魏王豹，魏王豹不听。汉王派将军韩信攻击魏王豹，大破魏军，俘虏魏王豹，终于平定了魏地，在这里设置三个郡，即河东郡、太原郡、上党郡。汉王又命令张耳和韩信领兵向东进军，攻克井陉，进攻赵国，杀了陈馀和赵王歇。第二年，立张耳为赵王。
汉兵驻扎在荥阳南面，修筑了连接到黄河岸边的甬道，以便运送敖仓的粮食。汉王与项羽两军对峙，历经一年多还相持不下。项羽多次侵夺甬道，汉军粮食短缺，楚军于是围攻汉王。汉王请求与项羽讲和，要求割荥阳以西的土地归汉。项羽没有答应。汉王为此十分担忧，就采用陈平的计谋，给陈平黄金四万斤，用来离间项羽与范增的关系。于是项羽就开始怀疑亚父范增。亚父这时正劝项羽乘势攻下荥阳，后见项羽怀疑他，非常气愤，以年老为借口告老还乡，希望项羽赐他回乡为民，还没到彭城就病死了。
汉军粮食断绝，就在夜间让两千多名女子身披铠甲冒充军士从荥阳城东门出城，楚兵因此四面围击。将军纪信坐着汉王的车，假装汉王，迷惑楚兵。楚兵以为汉王出降，都高呼万岁，争相来到城东门观看，因此才使汉王和数十名随从偷偷从西门出逃。汉王临行前命令御史大夫周苛、魏豹、枞公三人守荥阳。诸将和士卒，不能随汉王出走的，都留在城中。汉王逃走后，周苛和枞公商议说：“魏豹是叛国的君王，很难和他共守城池。”因此就杀了魏豹。
汉王逃出荥阳，进入关中，他收聚军队准备重新向东进攻收复失地。袁生对汉王说：“楚、汉在荥阳相持不下已经好几年了，汉军经常受困。这一次希望大王出兵武关，项羽必定率兵南下。大王深挖壕沟，高筑壁垒，坚守不战，牵制住项羽，让荥阳、成皋一带的汉军得到休整。同时派韩信等平定河北赵地，联合燕国、齐国，大王那时再引兵赴荥阳，也为时不晚。这样，楚军所要准备应付的方面很多，力量分散。汉兵得到休息，兵力重新振作，再与楚军作战，一定能够大败楚国了。”汉王听从袁生的计谋，出兵宛城、叶县之间，与黥布一路收集兵马。
项羽听说汉王在宛城，果然率兵南下。汉王坚守营垒不与楚军交战。这时彭越渡过睢水，与项声、薛公在下邳展开激战，大败楚兵。项羽于是率军向东出击彭越，汉王也趁机引兵北上进驻成皋。项羽打败了彭越的军队迫使他逃走，听说汉王又驻兵成皋，就又引兵西进，攻下荥阳，杀了周苛和枞公，俘虏韩王信，随后围攻成皋。
汉王逃脱，单独与滕公夏侯婴同车由成皋西面北门出逃，向北渡过黄河，在修武宿营。第二天一早汉王自称使者，急驰进入张耳、韩信军营，夺取了张耳、韩信的军队。派张耳向北到赵地大量征兵，让韩信向东进兵，攻打齐国。汉王得到韩信的军队，声势重新大振，引兵渡过黄河，驻军小修武南面，犒劳三军，准备和楚军继续交战。郎中郑忠此时说服汉王，阻止汉王出兵，请汉王高垒深堑，不与项羽交战。汉王听从郑忠之计，使卢绾、刘贾二人率领步兵两万，骑兵数百，渡过白马津，进入楚地，和彭越军在燕城西面合力出击大败楚兵，终于攻下梁地十余座城邑。
淮阴侯韩信已经接受命令向东攻打齐国，还没有渡过平原津。汉王又派郦生去齐国劝说齐王田广。田广听信郦生的话，同意叛楚归汉，共同出击项羽。韩信采用蒯通的计策，袭击田广，大败齐军。齐王烹杀了郦生，向东逃到高密。项羽听说韩信已经发动黄河以北的军队，击破齐国、赵国，又将进攻楚国，便派龙且、周兰二将领兵攻打韩信。韩信与楚兵交战，骑兵将领灌婴夹击，大破楚兵，杀了龙且。齐王田广投奔彭越。这时，彭越领兵在梁地，往来征战，骚扰楚兵，断绝了楚军的粮食供给。
四年，项羽亲自出击彭越，临行嘱咐海春侯大司马曹咎说：“务必谨慎坚守成皋。汉军挑战，千万不要出战，只要能阻止汉军，不让他们东进就行。我半个月以内必定平定梁地，再回来与将军会合。”项羽于是引兵东行，攻打陈留、外黄、睢阳，都一一取胜。汉军果然屡次向楚军挑战，楚军不肯出战。汉军派人辱骂楚军，接连辱骂了五六天，大司马曹咎被激怒，出兵渡过汜水。当楚兵刚渡了一半时，汉兵突然袭击，大破楚军，缴获楚国所有粮食及其他军用物资。大司马曹咎、长史司马欣都在汜水岸边自杀身亡。项羽到达睢阳，听说海春侯兵败，急忙引兵回来。当时汉军正围困钟离眛于荥阳东面，项羽的军队一到，汉兵急忙撤退，全部转移到险要地带。
韩信打垮齐国以后，派人传言说：“齐国靠近楚国，威望太低，如果不立我为齐王，恐怕不能安定齐地。”汉王听了，要出兵攻韩信。留侯张良说：“不如顺其意封韩信为齐王，使韩信自守齐地。”于是就派张良带着印绶去齐国，封韩信为齐王。
项羽听说龙且的军队被韩信消灭，惊恐不安，就派盱眙人武涉赴齐国劝说韩信，韩信没有听从。
楚汉相持很久也没有决出胜负，壮年男子苦于行军打仗，老弱疲惫于转运粮食。汉王和项羽有一天隔着广武涧对话。项羽要与汉王单独挑战。汉王历数项羽的罪过说：“当初，我和你都受楚怀王的命令，约定了先入关中的为王，你违背盟约，要我于蜀汉为王，这是项羽你的第一条罪状；项羽你假传怀王旨意，杀卿子冠军宋义，而自己取其上将军尊号，这是第二条罪状；你项羽已经救赵，应当还报楚怀王，而你却擅自劫持诸侯之兵而入关，这是第三条罪状；楚怀王曾经约定我们入秦之后，不许有暴虐劫掠，你项羽烧秦宫室，发掘秦始皇坟墓，私自收取秦朝的财物，这是第四条罪状；又强行杀害秦朝降王子婴，这是第五条罪状；以欺诈手段，坑杀秦朝降兵二十万人于新安，而封降将章邯为王，这是第六条罪状；你项羽将自己的部将都封在好地方为王，却迁贬驱逐原有的君主，使他们的臣子因为争王位而反叛，这是第七条罪状；你项羽将义帝逐出彭城，而自己取彭城为都，又夺取韩王疆土，合并梁楚之地都归于自己，自私贪婪，这是第八条罪状；你项羽暗中派人杀害义帝于江南，这是第九条罪状；为人臣而杀害君主，杀已降之兵，为政不能公平，主持公约而不守信，这种人为天下所不能容，实属大逆不道，这是第十条罪状。我以仁义之师，随从诸侯，诛杀残暴的乱臣贼子。像你项羽这样的罪人，只要用受过刑的罪人来击杀你就够了，我自己何苦和你挑战？”项羽听后大怒，以暗伏的弩箭手射中汉王。汉王伤了胸部，却摸着脚说：“这贼子射中了我的脚趾头。”汉王因伤重卧病在床，张良请汉王勉强起床，巡行军营，慰劳军士，以安定军心，以免楚国趁机进攻而战胜汉军。汉王出来巡视军营，病情加重，因而急驰进入成皋休养。
汉王伤病痊愈以后，就西行入关，来到栎阳，慰问父老，设酒宴款待他们，在栎阳砍下了原塞王司马欣的人头挂在木杆上示众。逗留四天，又回到军中，将部队驻扎在广武。关中地区的援军渐渐增多。
当时，彭越带兵居于梁城，往来游击，骚扰楚兵，断绝了楚军的粮食。田横前往梁地依附彭越。项羽多次攻击彭越等人，而齐王韩信又进兵击楚。项羽恐惧，便与汉王订立和约中分天下，割鸿沟以西之地归汉，鸿沟以东归楚。项羽放回汉王的父母妻子，汉军中都高呼万岁。楚军也就撤兵回去。
项羽撤兵东归。汉王也打算引兵西去，后来采用张良和陈平的计策，进兵追击项羽，追到阳夏的南面停止追击，与齐王韩信、建成侯彭越约期会合共击楚军。但汉军到达固陵，韩信与彭越却没来会合。于是楚兵攻击汉军，汉军大败。汉王又躲进壁垒，掘深沟坚守。汉王又采用张良的计谋，于是韩信、彭越领兵而来。到刘贾入楚地，围攻寿春的时候，汉王在固陵再次战败，就派使者召大司马周殷，尽发九江兵马去会合武王黥布，武王攻下城父而后屠杀了城中守军，周殷领兵随刘贾、齐王、梁王都到垓下会师。汉王封武王黥布为淮南王。
五年，汉王与诸侯兵共击楚军，与项羽决胜负于垓下。淮阴侯韩信率三十万兵，独当一面。孔将军居左翼，费将军居右翼，汉王领兵居后，绛侯周勃、将军柴武又跟在汉王后面。项羽的军队约有十万。淮阴侯先和楚军交战，出师不利撤退。孔将军与费将军纵兵夹击项羽，楚兵作战不利，韩信再乘势进击，在垓下大败楚军。项羽夜间听到汉军中高唱楚歌，以为汉军尽得楚地，便败退逃跑，因此楚军溃败。汉王派骑将灌婴追杀项羽到东城，斩首八万，于是平定楚地。鲁县独为楚坚守，一时不能攻下。汉王引诸侯兵北到鲁县，拿项羽首级给鲁县父老看，鲁县于是投降，因此以鲁公的礼仪规格葬项羽于谷城。回军至定陶，汉王急驰进入齐王韩信军中，剥夺了韩信兵权。
五年正月，诸侯和将相共同商议尊汉王为皇帝。汉王说：“我听说皇帝的尊号只有贤德的人才能享有。没有贤德虚有其名的人是不可以享有的，我不敢担当帝位。”群臣都说：“大王出身于平民，诛杀暴逆，平定四海，凡有功的人也想被封为王侯。大王如果不称皇帝尊号，大家都会疑虑不安，我们誓死坚持要您接受皇帝的尊号。”汉王再三谦让，群臣坚持尊汉王为皇帝，汉王不得已，说：“诸君坚持认为我做皇帝对国家有利，那么为了利于国家，我只好做皇帝了。”二月甲午日，汉王即皇帝位于汜水之北。
皇帝说：“义帝没有后代，齐王韩信熟悉楚国的风俗，改封齐王韩信为楚王，以下邳作为都城。封建成侯彭越为梁王，以定陶为国都。原来所封的韩王信，仍为韩王，以阳翟为国都。改封衡山王吴芮为长沙王，以临湘为国都。番君吴芮的部将梅立有战功，随军入武关，所以特别感谢番君。淮南王黥布、燕王臧荼、赵王张敖仍保持原来的封号不变。”
天下大定。高祖建都洛阳，诸侯都来向他称臣。原来的临江王共敖的儿子共，因忠于项羽，反叛汉朝，高祖派卢绾、刘贾领兵围攻，久攻不下。几个月后共投降，高祖在洛阳将他诛杀。
五月，士兵都解甲归田。诸侯的儿子留在关中的，免除赋税十二年；回到封国的，免赋六年，食禄一年。
高祖在洛阳南宫设宴。高祖说：“列侯和诸位将领，大家不许瞒我，都要讲真话。我能得天下的原因是什么？项羽失掉天下的原因是什么？”高起、王陵回答说：“陛下为人傲慢而且轻视侮辱人，项羽为人仁厚而且爱护别人。然而陛下使人攻城略地，攻下城邑就分给他，与大家同享利益。项羽妒贤嫉能，别人有功，项羽便加害于他，对贤能的人不予信任，诸将战胜而不酬功，得地而不给诸将应得之利，因此失去天下。”高祖说：“你只知其一，不知其二！说到运筹谋划在帷帐之中，就能决定胜算于千里之外，我不如张子房；镇守国家，安抚百姓，供给粮饷，保证军粮运输不断绝，我不如萧何；指挥百万大军，作战必胜，攻城必取，我不如韩信。这三个人，都是人中豪杰，我能够任用他们，这才是我能取得天下的原因！项羽只有一个范增，还不信任他，这就是项羽被我打垮的原因！”
高祖想要长久定都洛阳，齐人刘敬进言，留侯也劝高祖定都关中。于是高祖即日起驾，在关中定都。六月，大赦天下。
十月，燕王臧荼造反，攻占代地。高祖亲自领兵出击，活捉臧荼。当即封太尉卢绾为燕王，派丞相樊哙领兵攻取代地。
这年秋，利几谋反。高祖亲自领兵攻击利几，利几败走。利几原是项羽的部将。项羽败，利几当时为陈公，没有追随项羽，投降了高祖。高祖封利几为颍川侯。高祖到洛阳，按照名册召诸侯，利几自以为原是项羽的部将，担心会有不测，因此谋反。
六年，高祖每五天朝见一次太公，如同一般人家一样行父子相见的礼节，太公家令劝说太公道：“天上没有两个太阳，地下也不应有两个君主。如今皇帝虽然是太公的儿子，但他却是天下的君王。太公虽然是父亲，论名位却属于人臣。怎么可以使君主拜人臣呢？这样下去，就要使天子的威严受损。”后来高祖见太公时，太公抱着扫帚到门口迎接，一步步地倒退着走。高祖看后大惊，忙下车扶太公。太公说：“皇帝是君主，怎能因我而乱了天下的法度！”于是高祖乃尊奉太公为太上皇。高祖心中赞美家令所言极好，赐家令黄金五百斤。
十二月，有人上书密告楚王韩信谋反。高祖问左右辅臣如何处理，大臣都争着要去讨伐韩信。高祖不听，而用陈平之计，假称到云梦泽巡游，高祖就势逮捕韩信。当天，大赦天下。田肯来祝贺，并对高祖说：“陛下抓住了韩信，又建都于关中。秦地是一个山川形势险要的地方。山河阻隔，与诸侯各国远隔千里，诸侯持戟武士百万，秦地只需两万人马就足以抵敌制胜。凭借如此有利的地势，发兵攻打诸侯，就如站在高屋之上向下倒水一样势不可当。说到齐地，东有琅邪、即墨的富饶，西有黄河作为天然阻隔，北有渤海鱼盐之利，南有险固的东岳泰山。土地纵横两千里，与诸侯各国也远隔千里，如果诸侯拥兵百万，齐国只需二十万人就可以抵御。所以齐地与秦地，实可称为东秦与西秦。除非是陛下嫡亲子弟，否则绝不可以封为齐王。”高祖说：“好！”赐给他黄金五百斤。
十多天以后，改封韩信为淮阴侯，将他原来的封地分为两个封国。高祖说：“将军刘贾屡立战功，封他为荆王，统辖淮河以东地区。封弟弟刘交为楚王，统辖淮河以西地区。皇子刘肥封为齐王，统辖七十余城，凡讲齐地方言的百姓，都归齐国。”于是按功绩高低，高祖剖符封各功臣为列侯。迁韩王信到太原郡。
七年，匈奴攻击韩王信所辖的马邑，韩王信趁机勾结匈奴在太原谋反。白土城的部将曼丘臣和王黄，一起拥立前赵将赵利为王，也反叛汉朝。高祖亲自领兵前往征讨镇压。正值天气寒冷，士卒手指冻落的达十分之二三，终于进军到平城。匈奴围困高祖于平城，七天后退兵而去。高祖让樊哙留守北方，平定代地。封哥哥刘仲为代王。
二月，高祖从平城经过赵地，经洛阳回到长安。长乐宫建成，高祖命令丞相以下官员，全部由栎阳迁往长安治理政事。
八年，高祖领兵东下，在东垣攻打跟从韩王信叛乱的余党。丞相萧何主持建造未央宫，修建了东阙、北阙、前殿、武库、太仓。高祖回来以后，看到未央宫阙异常壮丽，很生气地对萧何说：“天下不安，连年苦战，如今成败还不可知，为什么建宫室就这样豪华过度？”萧何说：“正因为天下尚未安定，所以才能够趁此时机建成宫室。况且天子以四海为家，非壮丽不足以显示天子威严，而且也不能让后世的宫殿比它更壮丽。”高祖这才转怒为喜。
高祖前往东垣时经过柏人，赵相贯高等人阴谋杀害高祖。高祖当时心中有预感，因而没有在那里留宿。代王刘仲弃国逃亡，回到洛阳。高祖取消刘仲的王位，改封为合阳侯。
九年，赵相贯高等人谋反之事被发觉，被诛灭三族，贬封赵王张敖为宜平侯。这一年，高祖把楚国贵族昭氏、屈氏、景氏以及齐国的贵族田氏迁到关中地区。
未央宫落成，高祖在这里召集诸侯群臣举行盛大的朝会，大摆酒宴于未央宫前殿。高祖手捧玉杯，起身向太上皇祝福说：“当初大人常认为我没有出息，不能经营产业，不如二哥刘仲殷勤。如今的产业与二哥相比究竟谁多呢？”殿上群臣都高呼万岁，大笑取乐。
十年十月，淮南王黥布、梁王彭越、燕王卢绾、荆王刘贾、楚王刘交、齐王刘肥、长沙王吴芮都到长乐宫朝见高祖。春夏二季，国家太平无事。
十一年七月，太上皇在栎阳宫逝世。楚王刘交、梁王彭越都来送葬。全部赦免栎阳的囚犯，将郦邑改名为新丰。
八月，赵相国陈豨在代地造反。高祖说：“陈豨曾跟从我做事，很有信用。代郡是我认为的重要之地，所以我封陈豨为列侯，以相国身份驻守代地。如今他竟然和王黄等人劫掠代地！代地的官吏民众都没有罪，应当全部赦免。”九月，高祖亲自领兵征讨陈豨。到达邯郸，高祖大喜说：“陈豨不到南方据守邯郸，却凭借漳水进行阻挡，我可以看出他是个没有作为的人。”听说陈豨的部将从前都是商人，高祖说：“我知道该用什么方法对付他们了。”于是用重金收买陈豨的部将，许多人前来投降。
十一年，高祖在邯郸一带征讨陈豨等人，战事尚未结束，陈豨的部将侯敞率领万余人游动作战；王黄驻军曲逆，张春率军渡黄河攻打聊城。汉军派将军郭蒙与齐国的将领分头出击，把他们打得落花流水。太尉周勃从太原领军进入代地，平定代地。兵到马邑时，马邑叛军坚守不降，周勃强攻，终于攻破了马邑。
陈豨的部将赵利驻守东垣，高祖率军进攻，一个多月没能攻克。东垣士兵骂高祖，高祖大怒。后来东垣城投降，高祖便下令将骂过他的人一律斩首，没有骂的得到宽恕。随后将赵国常山以北地区划归代国，立皇子刘恒为代王，定都晋阳。
这年春天，淮阴侯韩信在关中谋反，被诛灭三族。
夏天，梁王彭越谋反，被废除了五爵贬到蜀地。彭越不久又一次谋反，于是被杀，灭了三族。高祖立皇子刘恢为梁王，皇子刘友为淮阳王。
秋天七月，淮南王黥布谋反叛汉，向东进兵兼并了荆王刘贾的领地，北渡淮河，进攻楚国，楚王刘交败逃到薛县。高祖亲自领兵征伐黥布，立皇子刘长为淮南王。
十二年十月，高祖在会甀打败了黥布的军队，黥布逃走，高祖派别将追击黥布。
高祖回归关中路过沛县，停留下来，在沛县的行宫中设置酒宴，召来全县故交和父老子弟，开怀畅饮。高祖挑选出沛县的儿童一百二十人，教他们唱歌。乘着酒兴，高祖自己击筑，自己作歌唱道：“大风起兮云飞扬，威加海内兮归故乡，安得猛士兮守四方！”高祖让儿童们练习和唱这支歌。他又起身跳起舞来，慷慨伤怀，流下行行热泪。高祖对沛县父兄们说：“远行的游子总是怀念故乡的，我虽在关中建都，长住都城，但将来死后，我的魂魄还会思念着沛县。而且我由沛公身份出兵诛暴讨逆，才拥有了天下。现在就将沛县作为我的汤沐封邑，免除沛县人民的赋税，让大家世世代代不必纳税服役。”沛县父老兄弟，以及婶子大娘、旧日朋友，每天陪着高祖喝酒，极尽欢宴，回顾从前旧事，取笑作乐。连续玩了十多天。高祖想要离去，沛县父老兄弟恳请高祖再多留几日。高祖说：“我带来的人马太多，你们负担不起。”高祖于是离去。全县民众倾城而出，都到西郊恭送高祖。高祖在西郊又停下来，设帷帐和大家痛饮三日。沛县父老兄弟叩头请求高祖说：“沛县有幸，得以免除徭役，而丰邑未得免，请陛下哀怜丰邑，开恩赐免。”高祖说：“丰邑是我生长的地方，我决不会忘记，只因为丰邑人曾跟随雍齿背叛我，才不予免除！”沛县父兄仍坚持向高祖求情，丰邑这才被免除了赋税徭役，一切与沛县一样。同时封沛侯刘濞为吴王。
汉将此时在洮水南北夹击黥布军队，大破黥布军，追击中抓获黥布，在鄱阳将他斩杀。樊哙也领兵平定了代地，在当城将陈豨斩首。
十一月，高祖从征讨黥布的军中回到长安。
十二月，高祖说：“秦始皇帝、楚隐王、陈涉、魏安釐王、齐湣王、赵悼襄王等都没有后代，各赐十户人家为其守墓，秦始皇帝增为二十户，魏公子无忌拨给五户。”代地官民被陈豨、赵利胁迫参加叛乱的，都不追究他们的罪责。
陈豨的降将说陈豨反叛时，燕王卢绾派人来到陈豨处，参与了谋划。高祖听说此事，就派辟阳侯审食其去召卢绾来长安。卢绾称病不肯前来。辟阳侯返回，详细报告了卢绾谋反的种种迹象。二月，高祖派樊哙、周勃率兵攻打燕王卢绾，赦免燕地参与反叛的官吏和平民，立皇子刘建为燕王。
高祖征讨黥布时曾被流箭射中，行军途中伤口发作，病得厉害。到长安，病情加重，吕后忙接来良医诊治。医生说：“能够治愈。”高祖骂道：“我以布衣平民身份提三尺剑得天下，这不是天命吗？我的命是由上天安排的，即使扁鹊再世，对我的病又有什么益处呢？”高祖不要他看病，赐医生黄金五十斤，让他离去。事后，吕后便问高祖：“陛下百年以后，萧相国若再死去，可以让谁代替他做相国呢？”高祖说：“曹参可以！”吕后又问曹参以后哪个合适。高祖说：“王陵可以。但是王陵莽撞憨直，陈平可以协助他。陈平智慧有余，然而难以单独胜任。周勃为人持重宽厚而缺少学问，但能安定我刘氏天下的，必定是周勃，可以让他担任太尉。”吕后又问以后的事。高祖说：“以后的事情，也不是你所能知道的了！”
卢绾带领数千兵马在边境上等候消息，希望高祖病愈以后，自己到长安入见谢罪。
十二年四月二十五甲辰日，高祖在长乐宫驾崩。过了四天，还没有发布丧事消息。吕后和审食其谋划说：“皇帝所属将帅们，原来和皇帝都是普通老百姓。后来诸将北面称臣，大家都不服气。如今再让他们侍奉年少的君主，他们怎肯心服？不全部诛灭这些人，天下不可能安定！”有人听到这个消息，就告诉将军郦商。郦商去见审食其说：“我听说皇帝已逝世四天了，还不发丧，准备诛杀各位将军，如果真是这样天下可就危险了！陈平、灌婴率领十万兵马驻守荥阳，樊哙、周勃统率二十万大军平定燕地、代地。此时如果他们知道皇帝逝世，将帅们都将被杀，必定联合起来回军进攻关中。那时大臣在内叛乱，诸侯在外造反，天下灭亡的结局，可以翘足而待了！”审食其入宫向吕后陈述了这些话。这才于丁未日发丧，大赦天下。
卢绾得知高祖已经去世，就逃到匈奴去了。
五月十七丙寅日，安葬了高祖。己巳日，立太子刘盈为皇帝。太子与群臣来到太上皇庙。群臣都说：“高祖皇帝由平民起家，拨乱反正，平定天下，是汉朝的太祖，劳苦功高。”上尊号称为高皇帝。太子承袭皇帝称号，他就是孝惠皇帝。下令各郡国诸侯，分别建立高祖庙，每年按时祭祀。
到孝惠帝五年，孝惠皇帝想起高祖在回沛县时的悲怆和欢乐之情，就把沛行宫作为高祖的原庙。高祖在沛县所教习的一百二十名唱过歌的儿童，全部到原庙中歌唱奏乐，以后若有缺额，随时补足。
高祖有八个儿子，长子是庶出，就是齐悼惠王刘肥；次子为吕后所生，便是孝惠皇帝刘盈；第三子是戚夫人所生的赵隐王如意；第四子是代王刘恒，后来立为孝文皇帝，是薄太后所生；第五子是梁王刘恢，吕太后当政时被迁为赵共王；第六子是淮阳王刘友，吕太后当政时迁为赵幽王；第七子为淮南厉王刘长；第八子是燕王刘建。
太史公说：夏代的政治奉行忠厚。忠厚的弊端在于常常会使百姓粗鄙，缺乏礼节。等到殷人承续夏代掌握政权的时候，又特别讲求恭敬。恭敬的弊端在于常常会使人迷信鬼神。所以，周朝承续殷政而奉行礼仪。专门重视礼仪的弊端在于会使人心虚伪，无诚实可言。这样一来要纠正这一弊病，实在没有比敦厚诚朴更有效的了。因此，夏、商、周三代治理国家的原则似乎是循环往复，周而复始的。周秦交替之际的问题，看起来也就出在过分追求礼仪上面。到了秦代，施政非但未能加以革新，反而刑罚更加残酷，这样岂不是错上加错！所以汉代兴起以后，承受弊政，容易改变。与民休息，使民众勤业而不至于倦怠，这是完全合乎天道的。汉朝规定在每年的十月诸侯王来京城朝见。又规定皇帝车驾用黄色丝绸做顶篷，将犛牛尾插在车驾左面象征帝王旗帜。高祖死后，安葬在长陵。
