，卻遷移趕走原來的諸侯王田市、趙歇、韓廣等，使得他們的臣下為爭王位而反叛，這是你的第七條罪狀。你項羽把義帝趕出彭成，自己卻在那裡建都，又侵奪韓王的地盤，把梁、楚之地並在一起據為已有，這是你的第八條罪狀。你項羽派人在江南秘密地殺了義帝，這是你的第九條罪狀。你為人臣子卻謀殺君主，殺害已經投降之人，你為政不公，不守信約，不容於天下，大逆不道，這是你的第十條罪狀。如今我率領義兵和諸侯們來討你這個殘害人的罪人，只讓那些受過刑的罪犯就可以掉你項羽，又何必勞累我來跟你挑戰呢？”項羽十分惱怒，埋伏好的帶機關的箭射中了漢王。漢王傷的是胸部，卻按著腳說：“這個強盜射中了我的腳趾！”漢王因受箭傷而病倒了，張良硬是請他起來出去巡行，慰勞部隊，以便穩定軍心，不讓楚軍佔勝利的威勢壓過漢軍。漢王出去巡視軍營，病情加重，立即趕回了成皋。
漢王病癒後，西行入關，來到櫟陽，慰問當地父老，擺設酒席，殺了原塞王司馬欣，把他的頭懸掛在木杆上示眾。漢王在櫟陽停留了四天，又回到軍中，部隊駐紮在廣武。這時候，關中的軍隊出關參戰的也增多了。
這時候，彭越帶兵駐在梁地，往來襲擊騷擾楚軍，斷絕楚軍的糧食供給。田橫前往梁地依附他。項羽多次攻擊彭越等人，齊王韓信又進兵攻打楚軍，項羽害怕了，就跟漢王約定，平分天下，鴻溝以西的地方劃歸漢，鴻溝以東的地方劃歸楚。項羽送回了漢王的家屬，漢軍官兵都呼喊萬歲，然後項羽回營別去。
項羽罷兵回東方了，漢王也想率軍回西方。但漢王採用張良、陳平的計策，乘楚軍兵疲糧盡，索性就消滅它，於是進兵追趕項羽，到陽夏南面讓部隊駐紮下來，和齊王韓信，建成侯彭越約定日期會合，共同攻擊楚軍。漢王到達固陵，韓信、彭越卻沒有來會合。楚軍迎擊漢軍，把漢軍打得大敗。漢王又逃回營壘，深挖壕塹固守。又採用張良的計策派使者封給韓信、彭越土地，使他們各自為戰，於是韓信、彭越都來會合了。黥布和劉賈進入楚地，圍攻壽春，漢王卻在固陵打了敗仗，於是派人去召大司馬周殷，讓他出動九江軍隊擊迎會武王黥布，行軍途中屠戮了城父（ｆǔ；甫）； 然後隨劉賈、齊、梁諸侯的軍隊在垓下大會師。漢王封武王黥布為淮南王。
五年（前202），高祖和諸侯軍共同進攻楚軍，與項羽在垓下決戰。 淮陰侯韓信率領三十萬大軍與楚軍正面對陣，他的部將孔將軍在左邊，費將軍在右邊，漢王領兵隨後，絳侯周勃、柴將軍跟在漢王的後面，項羽的軍隊大約有十萬。淮陰侯首先跟楚軍交鋒，不利，向後退卻。孔將軍、費將軍從左右兩邊縱兵攻上去，楚軍不利，淮陰侯乘勢再次攻上去，大敗楚軍於垓下。項羽計程車兵聽到漢軍唱起了楚地的歌，以為漢軍已經完全佔領了楚地，項羽戰敗逃走，楚軍因此全部崩潰。漢王派騎將灌嬰追殺項羽，一直追到東成，殺了八萬楚兵，終於攻佔平定了楚地。只有魯縣人還為項羽堅守，不肯降服，因為懷王當初封項羽為魯公。漢王就率領諸侯軍北上，把項羽的頭給魯縣的父老們看，魯人這才投降。於是，漢王按照魯公這一封號的禮儀，把項羽葬在穀城。然後回師定陶，驅馬馳入齊王韓信的軍營，奪了他的兵權。
正月，諸侯及將相們共同尊請漢王為皇帝。漢王說：“我聽說皇帝的尊號，賢能的人才能據有，空言虛語，不是我所要的，我可承擔不了皇帝的尊號。”大臣們都說：“大王從平民起事，誅伐暴逆，平定四海，有功的分賞土地封為王侯，如果大王不稱皇帝尊號，人們對大王的封賞就都不會相信。我們這班人願意以死相請求。”
漢王辭讓再三，實在推辭不過了，才說：“既然諸位認為這樣合適，那我就為了國家的便利吧。”甲午日，漢王在汜水北面登臨皇帝之位。
皇帝