汉王闻报，楚军欲大举进军荥阳，即遣人去关中敖仓筹集粮草。不过数日，粮草陆续送达军营，刚清点完粮草，陈平一行人也来到荥阳。刘邦、曹参同众将皆出城来接。陈平向汉王报告了一路押运粮草的艰辛。也叙述了左丞相曹参、樊哙、卢绾等人在关中筹措粮草的不易。汉王大加赞许，并赏赐了众人。刘邦、韩信邀陈平入城摆宴相待。陈平谢道：“陈平此来，一为押运粮草；二尊汉王之命，相助韩将军。将军何处用得上陈平，尽管驱使。”
韩信道：“先生即如此说，韩某便不客气了。荥阳北面有一广武山，此山地势险峻，坡陡谷深。若据之，东可保敖仓无忧，西可使成皋不受侵犯。先生若不嫌辛苦，明日，请领五千人马前往镇守。如何？”
陈平道：“将军吩咐，自当照办。”韩信又说：“本将既托付先生重任，便是再无后顾之忧，即刻便奉汉王之命，领军北征！”
酒宴之后，陈平便去馆驿安歇。次日，陈平带了五千兵马来到广武山。看过地形，方知这山势自黄河之旁陡然而起，由北向南，绵亘不断；一条鸿沟中间穿越，将整座山划成两半；若于山上筑城驻兵，易守难攻。陈平看罢，道：“韩信果然有见识！端的是一处要紧之地！”心里暗叹不止。即日起，便在山上建营筑城，屯扎兵马，整治武备，操练阵法。
韩信领军北征，所攻第一处，乃是西魏国魏豹。魏豹是魏王魏昝之弟，魏昝被秦军所杀，魏豹随项羽入关，被项羽封为魏王，定都于河东平阳，在原魏国以西，故又号西魏，魏豹也称为西魏王。
刘邦联络五路诸侯伐西楚时，魏豹见汉王势大，随降刘邦，并派军进驻彭城砀郡。项羽率军从齐地杀回后，魏豹见楚王势更大，再次降楚。
前文已交代，刘邦再次出关之前，曾派郦食其前往游说，欲让魏豹从汉叛楚，然魏豹拒绝了。
魏豹也知刘邦定会择时攻魏，不会放过自己，于是命大将柏直领兵驻于临晋关。柏直也认为汉军遣将伐魏时，必从临晋关出发，沿蒲坂津渡河北上，于是便率大军陈兵于黄河东岸之蒲坂津，以防汉军在此渡河。
韩信早已对魏国驻军的情况了如指掌。伐魏之前，韩信将计就计，佯在蒲坂津集结重兵，以迷惑魏军，魏军主将柏直果然上当。那日，柏直正在军中大帐坐等战机，军报传来：韩信声东击西，此时已率大军从夏阳渡过黄河，直奔魏地。柏直闻报大惊，只得急整兵马，与韩信决战。是时，韩信率军一路如入无人之境，横扫晋南，直插安邑。安邑守将王襄领军迎战，兵败被俘。而后，韩信领军又沿汾河北上，长驱数百里，直逼魏都平阳，将平阳围得水泄不通。
其时，魏王豹正在平阳城中，坐等柏直捷报，忽闻韩信大军逼近城下，吓得六神无主，寻思自己御敌无术，且后退无路，只得向韩信大军投降。魏军主帅柏直领军到达平阳时，见都城已被汉军攻破，魏王也已降了汉军，仓促间只得摆开阵势，与汉军决战。柏直自然不是韩信对手，只一阵便被打得大败，柏直也被汉军斩杀。至此，韩信扫平魏国。
魏军战败，魏豹被俘，韩信成功灭掉魏国，解除了荥阳后路的危机。韩信即又挥师北上，向代地进军，仍命曹参为先锋，张耳、灌婴为后应，亲率中军向代地发起攻击，数日内连下数城。
汉王得信自是喜出望外，立刻颁令予以嘉奖。韩信率军平魏、代获得嘉奖之后，即又上书刘邦，请求增加兵力，继续征讨北边赵国、燕国，而后再**平齐国，从河北外围包围西楚羽翼，然后回师荥阳，共歼项羽大军。刘邦观毕韩信来书，即命韩信征讨赵、燕。
汉王见韩信灭了魏、代，心中大喜，便商议起兵，准备再次东进。张良忙劝谏道：“楚主力虽聚于蕲县，然项羽仍在彭城，诸将皆非他对手。况昨日又分出人马征讨赵、燕，防守犹嫌吃力，怎能兵出数百里，与其野战？韩信临行嘱咐，不可不听。”
汉王未及答话，却见班中闪出一人，高声说道：“军师，你适才所说，似乎有失偏颇！项羽并非神人，怎就不可战胜？上回征战都因人马太杂，以致号令混乱，被他捡了便宜。如今势已扭转，正可报仇！大王快传将令，趁项羽未定淮南，速起征讨之军，定能杀他个丢盔弃甲！”原来是周勃。汉王早有出兵之意，见周勃来挺，欢喜道：“此言豪迈，非威武侯不能说出！”便不听张良劝说，下令三日之内起兵伐楚；且遣使往阳翟，请韩王信发兵三万，身后策应；一面差人通知沿途各县，随时准备。
到了第三日，汉王见车马粮草俱已备好，遂让张良助周苛守荥阳；临武侯樊哙替换陈平去守广武；另叫周昌守敖仓，秦同、陈胥守成皋，靳强守大索城，柴武守小索城，华寄、周定守京城；令周勃为先锋，薛欧、王吸、召欧为副将；陈平、郦食其为参谋；夏侯婴、卢绾为中军，奚娟、纪信护驾；朱轸、周灶殿后。起兵十万，浩浩****，再次杀奔楚国。
兵马行到襄邑，早有前哨探马来报：“项王击破夏邑、虞县、睢阳诸城，前锋离此仅一百里。”汉王听了，大惊道：“形势转换何其之快！那项羽难道是要来取我荥阳？”探马道：“前锋直抵荥阳。自从彭越被项羽击败，领人马退去，其先前所得的城池皆被项羽夺回，由此，项羽便全力往荥阳而来。”汉王心里闷闷不乐，欲退兵回荥阳，又恐动摇军心，于是命军马于山坡旁扎下十座寨栅，打算与霸王交战一场。
然仅过一日，项王已率军杀到。霸王手搭凉棚，遥观汉军于山坡旁扎下的十座寨栅，不由哈哈大笑，环顾左右说：“刘季区区十座寨栅，竟敢拦阻我四十万楚军的道路！”于是，也不排兵布阵，直接挥军掩杀过去。抛石机撒出一阵“石雨”，瞬间便将寨栅砸得粉碎；强弓弩机射出的“箭雨”，将汉军疯狂扫**。刘邦自此才知张良劝谏之言非虚，于是急令主将周勃；副将薛欧、王吸、召欧等护驾，匆匆撤退；汉军由是大败而逃，一直退回荥阳城中。
刘邦回到中军帐中，喘息未定，便闻霸王率大军已追杀至城下十里处，不由大怒道：“霸王欺人太甚！屡次犯我，让我颜面尽失。皆以我为无能之辈。此番我必倾尽全力擒之，以除却心头之恨！”言毕，欲领军向霸王应战。
张良急从旁劝谏道：“项羽勇冠三军，大王军中诸将唯韩信可当。今韩信北击魏、代，故此刻只宜固守荥阳以逸待劳。待其粮尽之时，再趁势出城击之，即可一战而胜之。”刘邦也觉子房言之有理，于是强压怒火，命令属下高挂“免战牌”，坚守不出。
其时，项王坐镇荥阳城外楚军大营之中，对刘邦的用意似有察觉，即刻便以“其人之道还治其人之身”，做出新的谋划。楚军一改往日持续攻城、正面骚扰的战术，派军士绕到城北，连续不断地进攻汉军的运粮甬道。且用了楚军极为擅长的，原先与秦军在巨鹿城下决战时采用的断甬道、毁粮车的办法。刘邦大为惊恐：一来甬道太长，汉军守备兵力不足；二来楚军势大，如趁此攻城更易奏效。于是问计于众臣。
丁复说道：“项王若是过了鸿沟，兵临城下，再断了运粮的甬道，荥阳自是难上加难，危急万分，则如何能守？大王当亲率大军，往苦邑一战，力争拒敌于鸿沟之东。战若不利，再还守荥阳不迟。”丁复乃是楼烦人，既勇且忠，故刘邦视之为心腹。丁复言及的鸿沟（位于今河南荥阳黄河西岸广武山上），乃是战国时开凿的一条运河，其从荥阳北引黄河水，经中牟、开封、通许、太康、淮阳，入颍水。此时，汉军据鸿沟以西，楚军据鸿沟以东。
刘邦道：“寡人数为项羽所辱，早有雪耻之心。今我既已领军出关，敌虽强劲，终不免一战。”于是，亲率大军往迎楚军，抵达鸿沟之西，方扎下营寨。
其时，楚军先锋已至荥阳城外十里，项王率中军已至夏阳，闻知刘邦已抵鸿沟，在沟西屯兵扎营，即令本军在鸿沟以东扎好营寨，以迎汉军。范增见两军以鸿沟为界，两军对垒，东边是项羽的霸王城，西边是刘邦的汉王城，遥相虎视，大战一触即发，便对项王说：“臣观刘季龙行虎步，有大贵之相，此番再不可轻敌！”项王从之，当下即令三军养精蓄锐。
三日过后，项王领军先出，直奔汉营。刘邦于帐中闻得楚军喊杀而来，当下也不敢怠慢，只得领军于阵前。双方布阵完毕，只见汉王佩剑骑马，立于将旗之下，韩王信、河南王申阳等均列两旁；项王身披乌金铠甲，坐于乌骓马上，怒目而视，直往汉军阵上厉声喝道：“速唤居心叵测之人刘季答话！”
刘邦正细观西楚大军之阵，本希望看出一些破绽，好见机破之。然只见其士气旺盛，衣甲鲜亮，军容齐整，令人不寒而栗，又见项王主动喊话，只得硬着头皮出马应道：“弑主逆贼，今日相见，又有何话说？”项王道：“寡人当日与你拜为异姓兄弟，视同手足，一向未曾薄待于你，却为何屡侵诸侯，袭我彭城，断我归路？”
刘邦强作笑脸道：“此言谬也。昔时，鸿门问罪是其一，迁封巴、蜀为其二，何为不薄？”
项王又道：“纵然如此，乃是因你擅入咸阳，且欲先入为主之错！但你私并三秦，兵略河南，偷袭彭城，虎视天下，置寡人于死地，今又兵戈相见，难道还要寡人迁就于你吗？”
刘邦道：“此皆私事也，言与不言，皆无甚意义。你弑故主，暴虐诸侯，却又何言无罪？今寡人身负天下重任，欲惩恶扬善，誓杀国贼！”项王大怒道：“弑故主，实乃借口；虎视天下，狼子野心！”言毕，纵马前来，直取刘邦。
刘邦见项王如风而来，心中惊惧，急忙拨马逃走。项王不舍，单骑来赶。眼看就要赶上，刘邦忽又转入一树林，项王正要疾追，却被粗树枝勾住了王袍下摆，急挣不脱，只得挥剑割去一角。转眼却不见了刘邦的踪影。
刘邦逃了十数里，穿过一村落，见路旁有一座土地庙，此时已是人困马乏，恐不能脱身，只得跳下马来，加一鞭将马赶走，自己钻入庙中，躲避起来。项王随即赶到，不见刘邦踪影，勒马四顾立于庙前，见庙顶上立着一只苍鸾，微风吹过，其身上的羽毛蓬松舒展，美丽非凡。项王瞩目良久，直到那苍鸾鸣叫数声，振翅飞入云端，终不见刘邦身影，只好纵马回转。
项王回马走不多远，范增领后军赶到，欲返身再追刘邦，又见天色已晚，只得叹道：“可惜！又被刘季逃脱了！”
范增道：“若从臣之计，鸿门之时，早除此患，何有今日？”
项王闻之不悦，沉吟不语。一旁钟离昧劝道：“事已至此，今番且回。明日兵进荥阳，再擒此贼便是了。”项王回营后，见此阵虽未擒得刘邦，却大获全胜，斩敌数万，生擒汉将无数，心中转怒为喜，于是便大设酒宴，犒劳三军。
躲在庙中的刘邦，闻项王马蹄声渐远，心方安定，出来后即取小道回营，待回至荥阳时，张良、陈平闻汉王脱难，急接入城。
其时，夏侯婴、纪信诸将也已回转。刘邦见军士死伤无数，心中悲伤万分，即对张良道：“未听子房先生之言，致有此败。今损兵折将无数，楚军兵临城下，如之奈何？”
张良劝慰道：“大王勿虑，我军虽是新败，楚兵方锐，然臣也有一计，可使大王稳守荥阳，拖住楚军，待韩信**平赵地后回援。”
刘邦闻言，急问道：“子房有何良计破敌？”
张良对曰：“韩信初伐魏时，将兵三万；定河东时，又收魏军二万；攻代而胜，增兵三万；后定代地，又得万余，加之一路征招，估其人马有十万之众。大王不如遣使收其部卒，一来可壮大王之师，固守荥阳；二来也可削弱韩信之兵，以防其势大而对大王不利。且臣料韩信自离大王，励精图治，整顿军马，此时必会倾力来助。”
刘邦道：“寡人收韩信之军，赵兵若再北来，韩信如何抵挡？”
张良笑道：“韩信乃国之名士，焉是浪得虚名！且臣素知韩信之才，只管使其北攻燕、赵，纵有不利，以挡陈余也是足用！”
刘邦闻言自是半信半疑，但大难临头，也只得从了张良。适逢张苍从代地而来，刘邦又使其北上，以收韩信之军，而后又令王吸、薛欧等，领兵修筑甬道取敖仓之粮，以备久战。
韩信奉刘邦之令，率军定魏之后，继续扫**河北诸地。临行增得兵马三万。按他的计划，如果灭掉燕、赵，即可向东攻打齐国，往南切断楚军的粮道。这个大迂回的作战计划很大胆，但刘邦认为可行、可试，于是准允。为了支持韩信的行动，刘邦还派张耳做他的帮手。张耳是个燕、赵通，对那一带的地理人事极为熟悉。韩信沿着晋中走廊向北进军，计划前去袭击燕国。而要袭击燕国，必须先灭掉挡在路上的代国。是年九月，韩信在蔚州（今河北蔚县）附近击败了代国的军队，抓获了代国的宰相夏说，兵锋直指太行山脉，关沟、马河谷至燕山一线（今北京门头沟），打开了进军燕国的通道。可就在这个时候，刘邦传来命令，让他放弃进攻燕国的计划，先掉头进攻赵国；同时还遣张苍下达命令，让韩信抽调所收十万散兵，火速支援荥阳前线。
命令下达之后，生性多疑的刘邦并不放心。于是，不带兵马，也不带护卫，只叫车夫滕公夏侯婴驾车，二人渡过黄河，在河对岸的修武歇一晚，便只身前往韩信军营。第二天大早，刘邦来到张耳、韩信的驻地，自称是刘邦的使者，张耳、韩信的营门守卫不敢拦阻，赶紧领刘邦入营去找张耳、韩信。刘邦直接走入张耳、韩信的营帐，喊一声“我乃汉王，都来见驾听命”。在场的人，认识不认识的，都跪了一地，俯首听命。刘邦立刻重下命令：集合十万部队，南渡黄河开赴荥阳。
这时候，跪伏于地见驾听命的张耳、韩信，才惊慌失措地爬起来，按王命收拾军马，准备启程。刘邦又具体要求：待本王收走十万兵马之后，张耳立即领军离开驻地，去赵国的北部招兵买马；韩信立刻启程，向赵国都城开进，待进入赵地后再与张耳所收兵马会合。
汉王虽是“釜底抽薪”，收了韩信的十万大军，却仍严令张耳、韩信，尽快入赵，击溃赵军。谁敢拖延，六亲不认！张耳、韩信即刻都拔寨离营，各奔东西而去。