公元前202年，由于韩信占领了黄河中、下游的广大地区，彭越又在梁地不断骚乱，使楚军供应困难，形势对项羽日益艰难。汉军方面，萧何不断从关中运送兵员和粮草，支援前线，刘邦兵足粮足，在荥阳以西稳住了阵脚。
正面战场上的项羽，所处的地位越来越不利了。公元前203年二月，张良奉汉王之命，立韩信为齐王，项羽派武涉前去游说韩信，被韩信所拒绝。其后不久，韩信就从齐国向楚地发起了相当规模的进攻，由于韩信从齐国派灌婴向楚地进兵，袭占了项羽的许多地方，包括他的根据地彭城在内，项羽知道形势危急，就派人向刘邦讲和。约定以鸿沟为界，中分天下，一分为二：凡是鸿沟以西的地方，都归汉王刘邦，凡是鸿沟以东的地方，都归楚霸王项羽。显然，这是一个对楚方不利的停战和约。其一，鸿沟地处荥阳东南，和议达成，就意味着项羽要把苦战夺得的荥阳拱手送还汉王；其二，项羽送还刘太公与吕氏，刘邦不必再顾忌身陷楚营的老父与妻子，可以任意行事。
即便是这样不合理的合约，此时的项羽也只能被迫接受，因为再不和谈，项羽已经快要支持不下去了。或许是出于担忧汉王毁约，项羽提出汉王必须派出一位亲信将领来楚军作为人质，才能归还刘太公与吕氏。项羽的这个条件提出以后，刘邦很费脑筋，派谁去做人质实在难以决定。这时，早年间跟随刘邦起兵于沛县的周缲，自告奋勇，前往楚营充当人质。
周缲多年来追随刘邦，鞍前马后，不离左右。不论刘邦如何身处险境，他都寸步不离，他与刘邦的亲密关系，不仅汉军里人人皆知，就是楚军也有耳闻。周缲只身来到楚营，项羽当面问他：“你来此处换回刘太公与吕氏，万一汉王毁约进兵，你就只有死路一条了。”周缲听后淡淡一笑，昂然说：“我早已经将生死置之度外，而且我也已经将自己的身体交给汉王了，赴汤蹈火，在所不辞。项王何须多言？”
项羽不得不暗自感叹：前有以身代死的纪信，现在又有一个知险而进的周缲，看来刘邦本人虽无武勇，但确实能笼络人心，让人们甘愿为他拼死卖命。平心而论，在这一点上，我的确不如刘邦啊！也许，汉王能成为我的劲敌，原因就在此处？真是造化弄人啊！
和约并未规定汉王要撤回韩信、彭越、英布、刘贾等人在东方的军队，而实际上楚国所能控制的地域已经很小了，所谓的“中分天下”只是一种表面文章。即便如此，项羽还是接受了这个不公正的和约。
刘邦同项羽讲和以鸿沟划界之后，项羽和刘邦双方罢战，各自领兵退回。当项羽东归后，刘邦也想西归。刘邦目送楚军渐渐远去，不由得长叹了一口气，不管将来如何，目前却可以睡个安稳觉了！他正准备下令撤兵，张良和陈平却给刘邦献策说：“我们已经有天下一大半，诸侯们也都归附我们。现在，楚军疲惫不堪，粮草已断绝，这正是消灭项羽的天赐良机。不如乘这次机会把它拿过来，如果不追击，那就是养虎为患。”
刘邦略加思索就下达了命令：全军越过鸿沟，跟踪追击撤退的楚军，务求全歼。
由刘邦首先提议的中分天下的协议，在项羽撤兵之后不久，就由刘邦君臣一手撕毁了。人们可以从道义上对刘邦的行为提出谴责与批评，但从军事战略的角度而言，无疑是一个高明的决策。有道是“兵不厌诈”，刘邦撕毁和约的行为虽然算不上是“耍诈”，但是项羽也早就该想到这一点。
刘邦和张良、陈平等人在决策毁约进兵时，都只字没有提到那位前往楚营作为人质的周缲。与其说这是一时的疏忽，不如说是故作糊涂，要争夺天下，连父亲的安危都可置于不顾的汉王，怎能因为一个忠诚的部将而束缚了自己的手脚？可怜对刘邦忠心耿耿的周缲白白送了自己的性命，成了刘邦手头的一件工具。
项羽得知汉军尾追而来的消息，自然十分恼怒，但他不思株连无辜，何必再多杀一个无足轻重的周缲呢？于是下令释放了周缲，周缲平安返回汉营，仍然不改对汉王的忠诚。后来，刘邦封他为蒯成侯。当然，这是后话了。
刘邦下令各诸侯会合后，韩信和彭越却迟迟不来，眼下兵力不够，项羽又被刘邦不守信用的行为弄得怒发冲冠，刘邦一下子也不知所措。
这时，刘邦心急如火，求计于张良。他对张良说：“诸侯不来，怎么办呢？”张良回答道：“项羽即将覆亡，韩信、彭越二人还没有正式分封疆土，他们不来是不奇怪的，大王如果能够跟他们共分天下，就可以促使他们领兵前来会师，如果不能共分天下，事情就难说了，现在，如果能将睢阳以北直到谷城，都封给彭越，从陈县以东一直到大海，都封给韩信，那么，他们两人都将尽力作战，楚军就容易消灭了。”
刘邦是最清楚轻重缓急的人，思前想后，同意张良的点子，并立即派使者前往告诉韩信和彭越：“请你们立即发兵，合力消灭楚军。楚军消灭之后，从陈县以东直到大海的领地，全封给齐王韩信，从睢阳以北到谷城之间的领地，全封给相国彭越。”
其实，刘邦与项羽的这场反击战争，早在韩信的预料之中，并且早有了主意，只是最近与刘邦产生了一些分歧。
北举燕、赵，东击齐国，最后在荥阳会师，消灭项羽，这本是韩信的既定战略。但是，在逐步实现的过程中，韩信和刘邦却产生了矛盾。汉王事前不与韩信商量，事后也不通知，就派郦食其说降齐国，韩信很恼火，感觉自己不被重视，于是不理睬刘邦的决定，按原计划攻占了齐地。在这个问题上，韩信不高兴，刘邦当然更不高兴，这是一件事。第二件事，就是韩信请求刘邦封他为代理齐王。虽然张良奉命前来立他为真齐王，但韩信知道，这是张良、陈平的计策，并不是出于刘邦的真心。在这个问题上，刘邦不高兴，韩信当然更不高兴。刘邦畏忌韩信的才能，对他既要任用，又不放心，韩信想到这些事情，总是怒火中烧。
但是，韩信又对刘邦心里的真实想法了如指掌。其实，韩信一直都在关注着刘邦与项羽的战况，他对刘邦虽有防范之心，却也是赤胆忠心。刘邦与项羽在广武相持，楚军粮尽，韩信就派灌婴攻占项羽的后方，对战事的胜利起了很大作用。
现在眼看项羽就要被消灭，自己的计策即将全部实现，韩信心中十分高兴，日夜都在考虑如何与刘邦会师的问题。但是，突然有一天，探子报告：“汉王决定与项羽讲和，楚、汉中分天下，以鸿沟为界。”韩信大为震怒，心想这岂不是放虎归山，现在，关键时刻已经来到，消灭楚军已是指日可待，刘邦竟会用此下策，功败垂成，这是为什么？
韩信心急如焚，不过头脑里隐隐约约出现了这样一个想法，是不是刘邦畏忌自己的才能，深恐消灭项羽以后，自己将转过身来，把矛头对准汉军？想到这里，韩信苦笑了。他本来是项羽身边的人，后来背楚归汉，不能不怀疑啊。尤其是魏豹一而再、再而三的背叛，让刘邦变得多疑。最近项羽又派武涉前来，游说他反汉与楚，尽管遭到严词拒绝，监视他的曹参、灌婴等人，还能不知道汉王对此的反应？
现在，汉王放走项羽，是不是企图利用他来牵制自己？想到这里，韩信不再是苦笑，而是震怒了。“野禽殚，走犬烹，敌国破，谋臣亡”，韩信突然想起这句古话。越王勾践和文种的故事，这时也浮现在脑际。汉王的举动，对韩信说来，是一个大疑问，韩信不由得叹了一口气，无奈啊。
韩信虽然身在兵营，但仍时刻关心着外面的动态，不久又收到探报，得知项羽引兵东归的时候，刘邦毁约追击，这才放下心来。后来打听到，这个计策原来是陈平和张良两人为刘邦谋划的。他知道，刘邦要他会师的命令快要来了，他想试探一下刘邦。
果然，刘邦命令韩信率军到固陵会师。韩信接到命令后，不加理睬。刘邦急了，就按照张良的计策，将陈县以东一直到大海的原来齐国的疆域，封给韩信。尽管又打听到，这是张良的主意，也非出于刘邦真心，不过韩信还是消释了心中的一些疑问和怒气，毕竟完成统一天下的意愿是他的梦想。
不久，韩信随即传令发兵。刘邦见诸路兵马如期而至，心中大喜，当下命韩信为总统帅，指挥各路大军，又命萧何、夏侯婴运输粮草，供应前方。
不过，话说回来，有了这一番曲折，汉王刘邦对韩信的疑忌更加重了一层，因为在关系楚汉兴亡的关键时刻，韩信一定要等到汉王明确划分封地范围之后，才亲自率兵参战，确实有乘势要挟之嫌。对于韩信而言，这决非明智之举。
韩信大兵既出，果然不同凡响。三十万大军军容齐整，旌旗鲜明，在韩信率领下，浩浩荡荡地从齐国出发。
垓下之战闻名于世，项羽乌江自刎的故事更是千古流传。但是，很少有人知道这一切事情的发生，都源于韩信神机妙算。
韩信很有头脑，他没有领兵直接西进，与项羽交锋，而是首先从齐地南下，与先期纵横于淮北的灌婴骑兵会合，以绝对优势兵力，压向守御力量不足的彭城。楚军集中主力精骑在南平阳县（今山东省邹县北）布阵迎战，灌婴的骑兵不费吹灰之力就一战而胜，楚军溃败。韩信顺利地攻占了楚都彭城，俘虏了替项羽留守根据地的项佗。项羽的根基已经遭受了严重的打击，现在的战局对项羽来说，已经是无法挽回了。
此后，汉军又乘胜进兵，招降了留（今江苏沛县东南）、薛（今山东膝县南）、沛（今江苏沛县东）、酆（今河南永城西）、萧（今安徽萧县）、相（今安徽濉溪市西）等县城，攻占了苦县（今河南鹿邑县）、谯（今安徽亳州市）等地，占领了项羽的大后方。
汉兵云集，项羽自知无力取胜，就向东南方撤退到垓下（今安徽灵璧南），与汉军相持，双方都在等待决战时机的到来。韩信率领大军抵达，刘邦十分高兴，盛情招待韩信，把当前的战况说明一番。这时，楚军不过十万，汉军方面，仅作为主力的韩信部队就有三十万人，优势不言自明。
韩信估计了汉军的力量，也估计了楚军，认为楚军虽数量远逊汉军，却是百战之余的劲旅，在项羽率领下，又都抱有必死的决心，不可轻视。如果指挥不善，汉军的优势将会转化为劣势，胜负之数是不可知的，还须先计而后战，出奇制胜。经过反复思考，韩信的作战方略已定。
这夜，微风轻拂，星光灿烂，汉王帐内，各大将领都意气风发，准备商量作战计划。刘邦南面席地而坐，大将韩信坐在一旁，诸将朝北环立。汉王就当前形势说了几句，便把目光转向韩信，请他提出作战方略。韩信微微点点头，开始说出自己的计策。首先说明的是他对楚、汉双方的估计，接着说道：“这次决战，如大王从前所说，只能斗智，不能斗力，应该出奇制胜，用计谋克敌。我愿率领齐军三十万，首先迎战。”