在陈胜、吴广农民起义失败以后，楚地的刘邦和项羽领导两支农民军，继续进行反秦斗争，成了反秦的主力。
为了推翻秦朝统治，起义军作出决定，由刘邦领兵向西略地入关，项羽往北救赵入关，并且约定“先入定关中者王之”。由于刘邦军纪严明，“所过毋（勿）得掠卤（虏）”，又采取了收买秦将约其降的方针，很快瓦解了秦军，没有遇到大的抵抗，就攻下了咸阳。秦王子婴投降，秦朝灭亡。以后，刘邦听了张良、樊哙的劝告，“封秦重宝财物府库”，还军霸上，又除秦苛法，“与父老约法三章”，规定：杀人者死，伤人及盗抵罪。刘邦的一套办法，受到了关中人民的拥护，“秦民大喜，争持牛羊酒食献飨军士”。刘邦又婉言谢绝：仓库里的粮食很多，并不缺乏粮饷，不要秦民再费心。这更使得大家高兴，都唯恐刘邦不为秦王。这时，项羽也破釜沉舟，在歼灭了秦军主力以后，到了函谷关外。他听说刘邦已经攻破咸阳，收降了子婴，便怒气冲冲地打破函谷关，驻军鸿门，并准备第二天击破刘邦军。这时，项羽的谋士范增也看透刘邦原来在山东时，“贪于财贸，好美姬”，而入关以后，却“财物无所取，妇女无所幸”，说明他正在收揽人心，志气很大，也劝项羽要立即进攻刘邦，不能给他以喘息、发展的机会。当时，项羽军士40万，刘邦只有军士10万，如果项羽进击刘邦，是有把握获胜的。
可是，正在这时，项羽的叔父项伯，却因为与张良要好，连夜偷偷跑到刘邦军中，把项羽明日进击刘邦的消息告给张良，并劝他赶快逃走。张良反劝项伯和他一起去见刘邦。刘邦估计到自己力量不及项羽，只得在项伯来时，向他表示，自己清理关中户口、府库，正是等待项羽前来接收，决无独占关中的野心，并请项伯把这个意思转告项羽。刘邦还称项伯为兄，为他设置酒宴，与他约为婚姻，对项伯竭尽拉拢之能事。项伯答应了刘邦的要求，约刘邦明日一早快来拜见项羽。当夜，项伯就把刘邦的话转告了项羽，并替刘邦说了许多好话，终于使项羽改变了进击刘邦的决定。
第二天，刘邦只带领100骑兵，同着张良、樊哙等几员将领来到鸿门，拜见项羽。项羽设宴招待刘邦，一同入席的还有项伯、范增和张良。尽管刘邦已经得到项羽谅解，可是，宴席上的气氛仍然非常紧张。范增几次举起所佩的玉块向项羽示意，要他下令杀死刘邦，项羽都默然不动。于是，范增招来武将项庄，暗嘱他以舞剑为名，在宴席上刺死刘邦。项庄立即进入军帐，舞起剑来。在这千钧一发的时候，项伯也拔剑起舞，几次挡住了项庄刺来的剑，保护刘邦。张良见情势紧急，也立即召樊哙持剑握盾闯入军帐。樊哙怒目站在项羽对面，由于过分愤怒，他的头发都竖了起来，眼角也张裂流着鲜血。当项羽问明他便是刘邦的卫士樊哙时，不尽称赞说：“真是壮士啊！”并赏赐给樊哙一斗酒和一只生猪腿。樊哙一面喝酒，大口吞下生猪腿，一面陈述刘邦的功劳，指出，要杀害刘邦，是走秦朝的老路。在樊哙义正词严地指责下，项羽哑口无言，只好说，将军请坐。刘邦乘此机会，假说上厕所，溜出军帐，骑上马返回霸上。
这就是历史上著名的“鸿门宴”。故事中“项庄舞剑，其意常在沛公（刘邦）”的情节，也成为人们经常使用的典故。“鸿门宴”后，项羽进入咸阳，放火烧了阿房宫，杀死秦王子婴，大肆抢掠。他凭借手中武力，以为天下从此已定，分封六国贵族、秦朝降将和有功将领18人为王，自称“西楚霸王”，班师东归，都于彭城。刘邦被封为汉王，被迫进驻巴、蜀、汉中一带。项羽又封秦将章邯等三人在关中为王，用以堵塞刘邦东进的道路。刘邦也用张良计，烧毁所过栈道，借防备诸侯兵的袭击为名，向项羽表示再无东回的意思。
被项羽分封的诸王，多忙于维持自己的地位，并不真正服从项羽的领导，没有受封的人，更是心怀怨恨，刚刚一个月就互相攻杀起来。刘邦则乘机出兵，攻灭了章邯等三个王，完全占有关中地区。公元前205年春，刘邦便利用项羽率兵北上攻打齐王田荣的时机，率领不满意项羽的五诸侯兵56万人，挥兵东向，攻占彭城。项羽急领精兵3万回师，刘邦战败，退守荥阳。刘邦的老婆吕雉和父亲都做了项羽的俘虏。公元前204年夏，刘邦尚未恢复元气，项羽又包围了荥阳。刘邦一面派人与项羽和谈，以为缓兵之计；一面用陈平反间计，使项羽与部下不和，不能用范增主意，坐失战机。就这样，刘邦便摆脱了困境，得以重整旗鼓。这一年十月，刘邦攻占了成皋，据有囤积充足粮食的敖仓，军心大振。此时，大将韩信已经先后攻占了魏、赵和齐地，刘邦也南联九江王英布，北联燕王臧茶。这样就完成了对项羽的包围形势。公元前203年秋，项羽兵疲粮绝，被迫与刘邦达成和议，平分天下，以鸿沟（今河南荥阳北）为界，以西归汉，以东归楚。项羽归还了刘邦的父亲和妻子。
鸿沟和议后，项羽引兵东归了。可是，刘邦听从张良和陈平建议，继续挥戈东进。公元前202年，与韩信和彭越两支军队汇合，大败项羽于垓下，将项羽和楚军层层围住。在茫茫黑夜里，四面都唱起了楚歌。项羽大惊，哀叹道：“汉军已全部占领楚国了吗？为什么汉军中的楚人这么多？！”在“四面楚歌”中，项羽感到了覆灭的命运就要来临，只得和身边的美人虞姬借酒消愁。乘着酒兴，慷慨悲歌：“力拔山兮气盖世，时不利兮骓（指名字叫“骓”的项羽爱马）不逝，骓不逝兮可奈何，虞兮虞兮奈若何？”项羽歌罢，带着八百壮士，乘夜突围，向南逃去。当逃到乌江时，汉兵已经追到，又拼杀了一阵，项羽遍体鳞伤，自度不能逃脱，便举剑自杀了。之后，刘邦建立了汉王朝。