刘邦与项羽在广武对话时，项羽拿他的父亲和妻子（他们在彭城大战中被项羽俘获，一直作为人质被项羽扣押）做威胁，刘邦耍无赖手段，迫使项羽不敢拿他的父亲和妻子怎么样，接着又当众滔滔不绝地历数项羽的十大罪状，结果对话变成了刘邦对项羽的单方面指责。项羽恼羞成怒，让强弓手射杀刘邦。刘邦胸部中箭，身负重伤，于是在稳定军心后，便回成皋养伤。伤势痊愈后，又回关中征发了一批新兵，赶往成皋前线。这时，北貉（居住在今东北一带的少数民族）和燕国也派来了一支骑兵支援刘邦，而彭越则不停地在项羽的后方往来袭击他的运输线，韩信也从齐国向项羽的后方发动了局部进攻，正面战场上的楚军已非常疲惫，经常断粮，处境非常困难。
狡猾的刘邦立即抓住这个机会，向项羽发起政治攻势。他先派陆贾到项羽那里试探，请求他释放自己的父亲和妻子，项羽没有答应。接着刘邦又选派了一位能言善辩的儒生，去劝说项羽同刘邦和解。
当然，从性格上讲，项羽是不甘心接受未击败刘邦的任何和解的，他是位宁死不屈的硬汉子。但是从眼前的处境看，他确实再无力量与刘邦在荥阳、成皋一带长久对峙下去，他已经陷入了以刘邦为首的反项联盟的战略包围中。因此，在一番权衡之后，项羽答应同刘邦和解。
刘邦提出楚汉两家中分天下，以鸿沟（在荥阳东南30里，是秦始皇在位时开凿的一条引水渠）为界，东面归项羽，西面属刘邦。项羽也接受了。
项羽释放了刘邦的父亲和妻子，随后率军东归。
刘邦也准备率军回关中休养，毕竟打了这么多年的仗，也该歇歇了。可是张良和陈平却阻止了他，二人劝刘邦说：“大王，我们已经占有了大半个天下，诸侯纷纷归附和支持我们，而项羽则陷入了兵疲粮尽、孤立无援的境地，现在正是彻底消灭项羽的最好时机。如果不趁这个有利时机击败项羽，那么，一旦等他缓过劲儿来，恢复了元气，要想打败他就难了。换句话说，不趁眼前这个大好的时机消灭项羽，就等于是放虎归山，养虎贻患。”
刘邦采纳了二人的建议，首先撕毁了自己提出的以鸿沟为界、中分天下的和平协议，率领大军越过鸿沟，追击项羽。
汉五年（公元前202年）冬十月，刘邦大军到达阳夏（今河南太康县）南，便暂时停止前进。因为此前他已派人前去通知韩信和彭越率军来这里会合，共同进攻项羽。可是刘邦在阳夏左等右等，就是不见韩信和彭越大军的踪影。而项羽又是有何等军事天赋的人，他见刘邦的军队停滞不前，知道他是在等待援军，不敢单独与自己决战。于是项羽趁刘邦畏缩不前之际，挥师反击，两军在固陵（今河南淮阳市北）展开激战，尽管刘邦的军队人数占有很大的优势，但项羽却是当时天下最善于单兵作战的人（韩信在垓下之战中，用了十面埋伏才打败了他），只要有他在，他的军队就能以一当十，刘邦当然不是他的对手，一番激战之后，汉军大败，不得不坚壁据守，等待援军。
这一仗彻底打醒了刘邦，他意识到自己去和项羽较量，有多少人马都不是项羽的对手。要想打败项羽，必须依靠韩信和彭越，尤其是韩信，只有他具有领导和指挥大兵团作战的能力。可是，韩信和彭越为什么不如约前来呢？他不解，于是就去问张良。
张良说：“这个问题很好理解，现在项羽已经穷途末路，即将被消灭，而韩信和彭越都立了大功，可是他们还没有得到自己的封地，当然不会如约来与大王会师。大王如果能主动分封天下，给他们以封地，那么他们很快就会来与大王会师；如果不主动分封，那么他们来不来就很难说了。”
刘邦说：“我不是已经分封了他们吗？”
张良回答说：“虽然大王已经封韩信为齐王，但是韩信心里很清楚，这并不是你的本意，是他自己要来的，你当着使者的面骂他的那些话，难道他不知道吗？所以他追随你的信心还不坚定。而彭越则攻占了原来粱国的地方，功劳很大，大王原先为了照顾魏豹，封魏豹为魏王，以彭越为魏相。现在魏豹已死，大王应该尽决封彭越为王。”
“那么，怎么个分封法呢？”刘邦又问。
张良建议说：“韩信的家在楚国，他的家乡观念重，想得到故乡为封地。大王如果把陈县以东至大海，都分封给韩信；把淮阳以北至谷城，都分封给彭越，让他们各自去为自己的封地而战，那么，要打败项羽就指日可待了。”
刘邦听了张良的这一席话，恍然大悟。他马上派使者去韩信和彭越那里，分别封他们为梁王和楚王，果然韩信、彭越答应立即率军前来固陵与刘邦会师。
这时，一直在项羽后方进行骚扰活动的刘贾，也南渡淮河围攻寿春（今安徽寿县），占领了城父（今安徽涡阳县西北）。刘邦听说项羽的大司马周殷对项羽心存不满，又派人前往诱降。周殷背叛项羽后，随即以舒县（今安徽庐江县）的兵力攻占六县（今安徽六安县），并帮助刘贾占领九江郡，然后迎接九江王英布返回九江封地。接着，刘贾、英布、周殷三人又合军北上，从侧翼配合刘邦对项羽的攻势。