霸王抓不到彭越，自是恼羞成怒，回过头来继续攻打荥阳。
而刘邦兵败入关后，荥阳便由周苛、枞公两将把守。汉军由于被西楚大军围困日久，且又乏粮无水，故城中守军苦不堪言。待楚军东归之后，周苛、枞公二将方才将士兵放出城来，打柴担水，并四方搜集可食之物。及韩王信解粮草到，饥荒方解，于是城中将卒欢聚同庆，欢欣鼓舞，防御之心却已懈怠。周苛和枞公，以为霸王远去，终于可以喘口气了，便放假让兵士去休息，没有严加戒备。待到霸王的前军，渡过大河，兵锋已到荥阳郊外时，西天的夕阳，还没有敛尽最后一抹余晖。
霸王遥遥望见荥阳城，自是性急，于是招呼众将：“入夜，便先取城，后歇息于城中！”入夜，周苛正要就寝，忽听得城外号炮齐鸣，人报楚军骤至。周苛急忙起身，令三军守城，但为时已晚，楚军由四门同时拥入，如潮水一般涌进城内。汉军将士多已入梦，待惊醒之时，楚军早已破门而入，杀进荥阳城中。
霸王自是一马当先冲入城。周苛和枞公仓促来迎，周苛尚未来得及登城，已被楚军掀翻在地，绑了个结结实实。枞公来战霸王，二马交于街市，自知不是项羽对手，楚军又跟着掩杀过来，便对身后众军卒道：“楚军甚勇，尔等领兵自撤，本将拼死断后。”说完来战项羽，三两个回合便招架不住，拨马便走，不承想，迎面又撞见季布，刚一交手，即被季布生擒活捉。其时，韩王信方在营中熟睡，被楚军困住，当时人不及甲，马不及鞍，故也为楚军所擒。霸王领军进入城中，直入荥阳府衙大堂坐定。军士将周苛、枞公、韩王信等，一并押至大堂中来。
霸王笑着对周苛道：“荥阳城若不是由你坚守，我早已将它攻占多时。然你在无兵无粮时，竟能确保此城不陷，不失为大将之才。为何在加兵纳粮后，却又不能守得此城？这倒使我感到不解。”周苛气狠狠地道：“我不过是中了你的诡计，才导致如此一败涂地！”
霸王有意招降周苛，于是便温和地劝慰说：“我素知将军乃是忠义之人，如能归顺于我，我当以上将军封之，食邑三万户侯。
如何？”周苛闻听，瞋目怒叱，高声斥骂：“你不过一介勇夫，岂是汉王对手！不若及早投降汉王，否则他日将必为汉王所虏。”
霸王闻后，陡然怒急，拍案怒怼道：“贼匹夫，不识抬举！”
当下，便命人将周苛退出斩首，周苛仍回首大骂不止。
稍后，枞公也被解至。霸王问枞公道：“你愿归顺否？”枞公怒目而视，也不搭理。霸王喝令推出斩之。霸王见二人临死皆凛然不惧，不由慨叹：“真乃勇义之士！”又下令将二人厚葬。
不一会儿，刀斧手又将韩王信押入帐中，霸王见其身材高大、相貌堂堂，遂向左右问：“此何人也？”左右答道：“此乃刘季所立韩王信，韩成之庶子。原是张良从楚国借兵五千，辅佐其复国也。”
霸王闻后，便问韩王信：“你既是韩室后商，为何又从逆贼谋反？”韩王信心中惧怕，垂首答道：“我也是身不由己，被张良赶鸭子上架罢了。”霸王见状，便宽慰说：“你知罪归楚，与寡人联合讨伐逆贼。如何？”韩王信别无他计，只得说道：“今既为项王所虏，理应弃汉从楚，痛改前非。”霸王闻之心喜，即将他开释，又令士卒摆设酒宴，与之共饮。
季布见大王已打发了众位降将，诸事处理完毕，便对霸王说：“成皋乃秦国三川重地，地势险要，易守难攻，战略地位十分重要。不如趁我军气势正盛，发兵再取成皋。”项王称是，遂令季布领铁骑五千，星夜发兵，疾攻成皋，稍后自率大军并韩王信等所部，径往成皋而去。
早有败兵报于刘邦，称项羽已派先锋季布将军前来攻城。刘邦闻听周苛、枞公二将被杀，韩王信降楚，楚军又至，一时惊得手足无措，半晌不能言语。其时，张良、陈平皆在宛、叶，汉军主力也四散于各处，韩信在河北也屡请不至，故刘邦心中全无主张，众将闻之，心中也忐忑不安，纷纷来到刘邦的中军大帐问计。
刘邦佯作镇定道：“莫要惊慌，寡人自有退敌之策。”众人心中尽管各有狐疑，但见刘邦神色自若，又不便随意打探军机，只得各自回营去了。
入夜，刘邦悄悄唤过夏侯婴，低声向其说道：“今项羽大军须臾即至，成皋皆乌合之众，又岂是项羽大军的对手。常言道：识时务者为俊杰。我们须得早做打算。韩信在河北屡请不至，也使寡人放心不下，前次私探其营，果见其逍遥自在，怠慢军务。
这次不如再探之。为防止动摇军心，只好天知地知你知，悄悄成行，千万不可声张！”夏侯婴闻言，便知大王又要微服私访韩信，既为避楚军之锋芒，又为辖制韩信所领赵军，急为己所用。至于成皋之安危作何打算，夏侯婴也不敢问。当下找来两套常人的衣服，自己和刘邦双双换上，悄悄溜出城，飞身上马，向北疾驰而去。
季布领军至成皋东门后，便下令士卒去城下挑战。守城官兵急报于刘邦，哪里找得到刘邦的踪影。季布在城下叫阵半日，不见汉军出来，便不再迟疑，正准备兴兵攻城，忽报霸王率殿后之军已至。
季布将城中情况如实告于霸王，霸王便说：“此必是刘季畏我，故先行弃城逃去。可令军士入城。”季布提醒说：“张良、陈平多谋，只恐有诈。”霸王却说：“即便是诈，我以众击寡，料也无妨。”当下，即令前军先攻破城门。话音刚落，却见成皋城门已然大开，城中军民一片混乱，皆在争夺财物。霸王知刘邦已经逃走，于是，率领大军，兵不血刃进入成皋城中，张榜安民，休整兵马。
是夜，刘邦与夏侯婴微服由成皋北门而出，北渡大河，径往小修武韩信军营中去。行至小修武时，天色微明，刘邦、夏侯婴直至赵军营寨前。韩信大营前哨兵，望见两个穿便服的人前来，便挡住细细盘问。刘邦、夏侯婴二人，假称为汉王使者，有要事急禀赵王与韩相国，哨兵放二人进入军营。
刘邦、夏侯婴及至韩信军营，不似前番来时的光景，军营上下戒备森严。刘邦刚一转身，便见傅宽领兵卒正在巡营，傅宽认得汉王，见汉王穿着常人的微服，甚是落魄，心中不由大惊，正要下拜，刘邦急忙以目示意，傅宽会意，当下便不动声色，尾随汉王入中军大帐。
张耳、韩信正在酣睡，闻得汉王亲至，急整衣冠入帐参见，伏地请罪道：“臣等实不知大王驾到，有失远迎，罪该万死！”
刘邦并不责怪，却道：“此虽不是死罪，然军帐中防卫如此松懈，实为不该。倘若敌军派刺客诈称汉使潜入营帐，手起刀落，只恐你二人首级难保全。再者，你君臣皆是半生戎马，天已放明，尚高卧不起，则又将何以律人？”
张、韩二人闻得刘邦之言，皆羞惭满面，汗流浃背，急对汉王解释道：“昨夜突闻霸王兵发成皋，攻之甚急，由是担心汉王危难，夙夜商讨应对之策，至三更方睡，因而缠绵卧榻至此时。”
刘邦便问韩信道：“前时，寡人已知将军出河口断了楚军粮道，东征击齐，初战告捷。为何闻成皋再次告急，却是留此不前，不欲往救？”
韩信道：“赵土平定，闻大王召唤，末将即率军前去会合。
中途却为楚将钟离昧所阻，耽搁数日。臣视钟离昧为忠义之士，因而便困之，且几欲劝降，正在火候。”
刘邦道：“寡人与项羽酣战于荥阳、成皋之间，正是用人之际。今命靳歙将军尽收你部之军往援，且留给你部分军卒，往南拒楚，张耳王继续坚守赵地，韩将军随行相佐，再招兵马，扩充赵地之兵，悉数发兵定齐，如何？”
张、韩二人闻听刘邦所言便知来意，只得奉命行事。其所随故将，除靳歙率军跟从刘邦渡河往援成皋、荥阳之外，余者均仍跟从韩信平定齐地。霸王得成皋后，不知刘邦去向，便与众将商议。司马欣出班奏道：“臣观刘季，本起身于亭长，既无武功，又目光短浅，胸无韬略，与大王对峙于此，已是一败再败，数失此城，由此以观，终不能成就大事。臣久居关中，素识地理，愿领一军由函谷进兵，轻骑直入关中，取其后路。如一战可胜，休在意他今在何处！”
季布却道：“刘季败而不溃，折而不挠，非常人可比。今观之，似有陷我于此，持久相战之意。故既得成皋，就当力夺敖仓，充足军粮，以备久战，方能笑到最后，夺取最终的胜利。”
曹咎建议说：“若取敖仓，倒不如从司马公之见，轻骑袭取关中。关中一旦平定，刘季走投无路，必来缴械投降，却不强似在中原纠缠，旷日持久为好？”
季布坚持己见说：“二公休要以为汉营无人，张良、陈平皆机智之士。此去关中，地势险要，且有函谷相阻，若敌有伏兵击之，恐也不堪收拾。”司马欣再道：“刘季弃军而逃，不知所往，我愿领轻骑一彪，袭取关中一试。”
霸王见诸将各抒己见，且各有所长，只得定夺道：“公言皆有道理。司马欣可领骑兵一万，出成皋城往西，袭取关中。中途若遇敌军埋伏，只可领兵返回，不可恋战。”司马欣当即领令而去。
其时，钟离昧有书信送至，称刘邦正在修武，又新收韩信大军十数万，士气大振，请项王发大军征讨。霸王闻讯，即道：“今既知刘季确切消息，那厮正在修武，寡人当亲率大军征伐。”
季布道：“恐乃韩信疑兵之计。我料刘季败后，必弃河南之地，还保巩县，以拒大王，故使韩信诈称刘季在彼，实为疑兵之计，望大王三思！”项王闻之，一时也不能正确判断，乃遣军探，径往修武打探刘邦动向。
刘邦领着原由韩信操练的赵军，渡过大河，再来与楚军交战。
行至黄河渡口时，张良、陈平、樊哙、英布等一路寻来。当下，刘邦便对英布道：“成皋既失，宛城危急，汝可领军速往代守。”
英布即刻领令而去。
英布方去，斥候来报：项羽又遣轻骑径取关中，欲断我后路。
刘邦闻之又惊，道：“关中重地，焉能有失！我当领军急往洛阳阻之。”
郦食其急劝道：“万万不可！我闻敖仓自古便为囤粮转运之地，其仓存粮极多。今项羽无谋，既拔荥阳，却不知取敖仓，今又图谋关中，令士卒分守成皋，此乃项王失计而助汉王也。且楚、汉相持不决，海内不安，民望安定。臣请大王即日进兵，收复荥阳，再据敖仓之粮，塞成皋之险，绝太行之道，拒飞狐之口，守白马之津，以钳制天下。项羽知之，恐退路中断，便会放弃西进，关中可自保无虞。楚军乏粮，日久必败，则天下便将尽归于汉！”
刘邦道：“虽然如此，若关中有失，军心浮动，则又何以与项王相争？”一旁，张良思索即定，便说：“臣已有应敌之策。
成皋以西以巩县最险，可令周绁领军，星夜兼程，抢先至此，布为疑兵；大王可再于河北伪作进攻之状。霸王无谋，必与大王决战，如此关中可保。”周绁得令，即领五千轻骑疾行而去。
侍卫郎中郑忠也向刘邦建议说：“项王领军前来，其意正为一决胜负。今西楚兵强马壮，又新得荥阳、成皋两城，士气更是高涨，此诚不可争锋。当扬长避短，避实就虚，攻其弱处，方可出奇制胜。”刘邦问：“何为楚军弱处？”
郑忠再建议说：“项王今在河南，粮食周转，需经大梁。大王可在河北高筑营寨，深挖壕沟，坚守不出，而出奇兵，暗渡白马津，深入梁地，绝其粮草。楚军兵多，耗粮亦巨，若粮草不济，则必不堪一击。”刘邦闻言，连称“妙计”，当下即令刘贾、卢绾二将，领步兵二万赶往大梁，帮助彭越，截断楚军粮道。
陈平又向刘邦进言道：“若要拒楚，不如分兵大河两岸，为掎角之势，彼此接济。广武山地势险要，可驻兵十万。大王可分兵两处，一半留将率之驻于修武，以敌钟离味；一半由大王亲率至广武山驻扎，督军抗楚，将项羽吸引于此。只要大王身在河南，项羽便决不敢轻伐关中。”刘邦从之，当即又令郦商驻军修武，自己与众将领军进驻广武山中。
司马欣率轻骑西袭关中，行至巩县十余里时，却见两面山中隐隐透着杀机，心中一时疑恐，害怕中了埋伏，只得先将人马驻扎，不敢轻进。正观望时，忽闻一声炮响，大路上无数汉军杀来，一时鼓声大作，喊声四起。司马欣吃惊不小，情知前有伏军，只得急令撤军。
司马欣领军回至成皋，来见霸王，陈述巩县已有伏兵，战事不利的情况。霸王便说：“寡人已探得刘季正在河北，关中可延缓些时日，再行图之。眼下，如擒得了刘季，关中自然不战自降。”正欲起兵讨伐刘季，忽闻军报，项声督粮途中遭彭越劫持，粮草尽失。
霸王闻之大怒，急领军前往粮途与那劫粮的彭越决一死战。
然而，彭越看见霸王领军来到，还没有开打，便把粮车一烧，退回到芒山之中。待霸王一走，又出来捣乱，既袭击运粮的楚军，又袭取了沿途的曹县等地。霸王首尾难顾，疲于奔命，只好弃彭越于不顾，领军西去荥阳。