漢元年（前206）十月，沛公的軍隊在各路諸侯中最先到達霸上。秦王子嬰駕着白車白馬，用絲繩系着脖子，封好皇帝的禦玺和符節，在枳（ｚｈǐ）道（枳道是一個亭名，其舊址位于今陝西鹹陽市東北）旁投降。

有些将領們說應該殺掉秦王。

沛公說：“當初懷王派我攻關中，就是認為我能寬厚容人；再說人家已經投降了，又殺掉他，這麼做不吉利。”

于是把秦王交給主管官吏，就向西進入城陽。

沛公想留在秦宮中休息，樊哙、張良勸谏，于是下令把秦宮中的貴重寶器财物和庫府都封好，然後退回來駐紮在霸上。

沛公召來各縣的父老和有才德有名望的人，對他們說：“父老鄉親們苦于秦朝的苛虐法令已經很久了，批評朝政得失的要滅族 ，相聚談話的要處以死刑，我和諸侯們約定，誰先進入關中就在這裡做王，所以我應當為關中王。現在我和父老們約定，法律隻有三條：殺人者處死刑，傷人者和搶劫者依法治罪。其餘凡是秦朝的法律全部廢除。所有官吏和百姓都象往常一樣，安居樂業。總之，我到這裡來，就是要為父老們除害，不會對你們有任何侵害，請不要害怕！再說，我之所以把軍隊撤回霸上，是想等着各路諸侯到來，共同制定一個規約。”

随即派人和秦朝的官吏一起到各縣鎮鄉村去巡視。向民衆講明情況。秦地的百姓都非常喜悅，争着送來牛羊酒食，慰勞士兵。

沛公推讓不肯接受，說：“倉庫裡的糧食不少，并不缺乏，不想讓大家破費。”

人們更加高興，唯恐沛公不在關中做秦王。

有人遊說沛公說：“秦地的富足是其它地區的十倍，地理形勢又好。現在聽說章邯投降項羽，項羽給他的封号是雍王，在關中稱王。如今要是他來了，沛公您恐怕就不能擁有這個地方了。可以趕快派軍隊守住函谷關，不要讓諸侯軍進來。并且逐步征集關中的兵卒，加強自己的實力，以便抵抗他們。”

沛公認為他的話有道理，就依從了他的計策。

十一月中旬，項羽果然率領諸侯軍西進，想要進入函谷關。可是門關閉着。項羽聽說沛公已經平定了關中，非常惱火，就派黥布等攻克了函谷關。

十二月中旬，到達戲水（今陝西省西安市臨潼區。戲水是渭河的一條小支流，源出骊山，北流經戲亭東，再向北流入渭河。鴻門宴在此發生）。

沛公的左司馬曹無傷聽說項羽發怒，想要攻打沛公，就派人去對項羽說：“沛公要在關中稱王，讓秦王子嬰做丞相，把秦宮所有的珍寶都據為己有。”

曹無傷想借此求得項羽的封賞。

項羽亞父範增勸說項羽攻打沛公，項羽正在犒勞将士，準備次日和沛公會戰。

這時項羽的兵力有四十萬，号稱百萬；沛公的兵力有十萬，号稱二十萬，實力抵不過項羽。

恰巧項伯要救張良，使他不至于與沛公一起送死，趁夜來沛公軍營見張良，因而有機會讓項伯向項羽說了一番道理，項羽這才作罷。

次日沛公帶了百餘名随從騎兵驅馬來到鴻門見項羽，向他道歉。

項羽說：“這是沛公左司馬曹無傷說的，不然我怎麼會這樣呢？”

沛公靠着樊哙、張良去才得以脫身返回。回到軍營，立即殺了曹無傷。

項羽于是向西行進，一路屠殺，焚燒了鹹陽城内的秦王朝宮室，所經過的地方，沒有不遭毀滅的。秦地的人們對項羽非常失望，但又害怕，不敢不服從他。

項羽派人回去向懷王報告并請示。

懷王說：“按原來約定的辦。”

項羽怨恨懷王當初不肯讓他和沛公一起西進入關，卻派他到北邊去救趙，結果沒能率先入關，落在了别人之後。

他說：“懷王，是我家叔父項梁擁立的，他沒有什麼功勞，憑什麼能主持定約呢！平定天下的，本來就是各路将領和我項籍。”

于是假意推尊懷王為義帝，實際上并不聽從他的命令。

正月，項羽自立為西楚霸王，統治梁地、楚地的九個郡，建都彭城（江蘇徐州）。

又違背當初的約定，改立沛公為漢王，統治巴蜀、漢中之地，建都南鄭（陝西漢中）。

把關中分為三份，封給秦朝的三個降将：章邯（hán）為雍王，建都廢丘（陝西西安）；司馬欣為塞王，建都栎陽（yue,四聲。戰國時秦國舊都，陝西西安）；董翳（yi,四聲）為翟王，建都高奴（陝西延長）。

又封楚将瑕丘申陽為河南王，建都洛陽（河南洛陽）。

封趙将司馬印為殷王，建都朝歌（河南鶴壁）。把趙王歇改封到代地為代王（河北蔚縣）。

封趙相張耳為常山王，建都襄國（河北邢台）。

封當陽君黠布為九江王，建都六縣（安徽六縣）。

封懷王的柱國共敖為臨江王，建都江陵（湖北江陵）。

封番君吳芮（ｒｕì）為衡山王，建都邾（ｚｈū）縣（湖北黃岡）。

封燕将臧荼為燕王，建都薊縣（今天津薊縣）。把原燕王韓廣改封到遼東為遼東王（遼甯）。

韓廣不聽，從臧荼就率軍去攻打，在無終（天津）把他殺了。

項羽又封給成安君陳餘河間周圍的三個縣，讓他住在南皮縣（河北滄州）。封給梅鋗（juān）十萬戶。

四月，各路諸侯在項羽的大将軍旗幟下罷兵，回各自的封國去。

漢王也前往封國，項羽派了三萬士兵随從前往，楚國和諸侯國中因為敬慕而跟随漢王的有幾萬人，他們從杜縣（西安）往南進入蝕地的山谷中。軍隊過去以後，在陡壁上架起的棧道就全部燒掉，為的是防備諸侯或其他強盜偷襲，也是向項羽表示沒有東進之意。到達南鄭時，部将和士兵有許多人在中途逃跑回去了，士兵們都唱着歌，想東歸回鄉。

韓信勸說漢王道：“項羽封有功的部将，卻偏偏讓您到南鄭去，分明是流放您。部隊中的軍官、士兵大都是崤（ｘｉáｏ）山以東的人，他們日夜踮起腳跟東望，盼着回歸故鄉。如果趁着這種心氣極高的時候利用他們，可以建大功。如果等到天下平定以後人們都安居樂業了，就再也用不上他們了。不如立即決策，率兵東進，與諸侯争權奪天下。”

項羽出了函谷關，派人讓義帝遷都。并對義帝說：“古代帝王擁有縱橫各千裡的土地，而且一定要居住在江河的上遊。”

派使者把義帝遷徙到長沙郡的郴（ｃｈēｎ）縣（湖南郴州），催促他趕快起程，群臣于是漸漸背叛了他，項羽就秘密命令衡山王、臨江王去殺義帝，把義帝殺死在江南。

項羽怨恨田榮，就封齊将田都為齊王。田榮很生氣，就自立為齊王，殺掉田都，反叛楚王；又把将軍印授給了彭越，讓他在梁地反楚。

楚國派蕭公角去攻打彭越，被彭越打得大敗。

陳餘怨恨項羽不封自己為王，就派夏說（ｙｕè）去遊說田榮，向他借兵攻打張耳。

齊國給了陳餘一些兵力，打敗了常山王張耳，張耳逃走歸附了漢王。

陳餘從代地把趙王歇接回趙國，重新立為趙王。

趙王因此立陳餘為代王。

項羽大為惱怒，發兵向北攻打齊國。

八月，漢王采用韓信的計策，順原路返回關中，襲擊雍王章邯。

章邯在陳倉（陝西寶雞）迎擊漢軍，雍王的軍隊被打敗，退兵逃走；

在好畤（ｚｈì，陝西鹹陽乾縣）停下來再戰，又被打敗，逃到廢丘。

漢王于是平定了雍地。

漢王向東挺進鹹陽，率軍在廢丘包圍雍王，并派遣将領們去奪取土地，平定了隴西、北地、上郡。