汉王五年（公元前202年）十月，刘邦在阳夏（今属河南太康）之南追上项羽。他与韩信、彭越约期会师，共击项羽。到了固陵（今河南太康西），韩、彭两军未至，项羽向刘邦发起攻击，汉军大败。刘邦只好坚守不出，并向张良寻求计策。张良建议他若能以齐地实封韩信，以梁地实封彭越，他们肯定会全力帮你击败项羽。于是，刘邦派人通告韩信和彭越，只要他们并力击楚，打败项羽后，就封他们为齐王和梁王。韩、彭立即回报：“我们马上进兵。”这时，楚大司马周殷也被刘邦劝降，淮南王英布也带兵前来会战，汉军在兵力上占据了绝对优势。到十二月，双方在垓下会战，汉军30万人团团围住了项羽。
项羽当时已兵少粮尽。一天夜里，他突然听到汉军在四面唱起了楚歌，以为汉军已全部占领楚地。他心中悲伤，便起来在帐中饮酒。他让美人虞姬陪饮，命人牵来心爱的坐骑乌“骓”，然后悲歌慷慨地唱着：“力拔山兮气盖世，时不利兮骓不逝。骓不逝兮可奈何，虞兮虞兮奈若何！”虞姬则和唱说：“汉兵已略地，四方楚歌声。大王意气尽，贱妾何聊生。”二人唱了几遍，虞姬就饮泪自刎。项羽泪流数行，跨上骏马，率骑兵800，连夜突围而出。
天亮以后，汉军才发觉项羽已经突围。刘邦令骑将灌婴率骑兵5000追击。项羽渡过淮河，只剩下100多个随从。到阴陵（今安徽定远西北），项羽迷路，引兵向东，至东城（今安徽定远东南）被灌婴追上。这时项羽身边只有28骑，他奋力与汉军激战三次，杀死汉军几百人，最后战败。项羽徘徊乌江边，自觉无颜再见江东父老，于是拔剑自刎。项羽虽然失败了，但后人对这个失败的英雄充满了同情和崇敬。就这样，楚汉战争终于以刘邦的胜利而告终。
楚汉之争，争的是天下。争天下必然要争人才，从这个意义上讲，楚、汉战争是智能与蛮力之争，是人才之争，谁拥有大量的能人贤士，并且又能知人善任，谁就能取得战争的最后胜利。
项羽勇猛善战，无人能敌，性格也直爽豪迈，但他心胸不够宽广，又不善于拉拢使用人才，他虽愿为士兵吸疮疗毒，却舍不得封官设将，把刻好的官印玩没了棱角还舍不得授印。所以原来在他手下的人才，如张良、韩信、陈平都转投刘邦。对于贤士，虽有一范增却不予信任，难怪他会失败。
而刘邦却正相反，他虽不善带兵打仗，却能虚心纳谏，从善如流。在用人方面，刘邦也确有过人之处。后来，刘邦曾和韩信等群臣议论过各位将领的才能。刘邦问韩信说：“你看我能不能统率百万大军呢？”韩信说：“不能。”刘邦又问：“能否统率十万军队呢？”韩信说：“不能。”刘邦生气地说：“依你说，我能带多少兵？”韩信说：“能带一万就不错了！”刘邦反问道：“那么，你能带多少兵呢？”韩信毫不客气地回答说：“至于我么，越多越好。”刘邦既不解又气愤地问：“既然这样，为什么我做皇帝，你只能做将军呢？”韩信回答说：“陛下虽不善将兵，却善将将。”韩信的话虽有奉承之嫌，但却能一语中的。正因为刘邦在人才争夺战中是个胜利者，所以他赢得了整个战争，建立起了强大的西汉王朝。
汉承秦制 帝国一统
汉王五年（公元前202年）正月，刘邦按照与韩信、彭越的约定，立韩信为楚王，彭越为梁王。于是韩信、彭越和原已策立的淮南王英布、赵王张敖、燕王臧荼、韩王信以及前不久封为长沙王的吴芮上书共尊刘邦为皇帝。刘邦推辞，众人都说：“大王出身贫贱，讨灭乱秦，又以汉王诛灭不义，平定天下，立功臣，不为私，所以与诸侯王的名号不太相称，惟称皇帝实宜。”刘邦说：“如果你们真认为这样会对天下人民有利，那就听你们的吧。”二月初二，刘邦于山东定陶汜水之阳正式称皇帝，史称汉高祖，定国号为汉。接着，他下诏尊王后吕雉为皇后，太子刘盈为皇太子。
汉高祖刘邦定都洛阳，五月，在洛阳的南宫举行盛大的庆功宴会。会上，刘邦让群臣畅所欲言，总结汉胜楚败的经验教训。高起、王陵认为：陛下能“与天下同利”，而项羽却“不予人利”，这是项羽所以失败的原因。刘邦却认为他们只知其一，不知其二。他说：“要讲运筹帷幄之中、决胜千里之外，我比不上张良；讲镇守国家安抚百姓，供给粮饷，我比不上萧何；讲率军百万，战无不胜，攻无不克，我比不上韩信。但我能任用他们发挥出他们的聪明才智，这才是取得胜利的原因。而项羽只有一个范增，却又不能善加任用，这是他失败的原因。”对于高祖的分析，群臣都表示悦服。
这时，戍卒齐人娄敬从山东赶来洛阳，求见皇帝。他认为刘邦夺取天下的方式和周朝不同，不应当像周那样定都洛阳，而应据秦之险，定都于关中。刘邦把他的意见交给群臣讨论，许多人表示反对，认为还是在洛阳好。只有张良支持娄敬，他对刘邦说，关中是“金城千里，天府之国”，攻守兼备，地理位置十分优越。刘邦非常赞成，于是即日起驾，西迁关中，定都于长安。因为长安地处西方，和后来光武帝定都洛阳重建的东汉相对，所以后世史家称为“西汉”。
西汉基本继承了秦朝的制度，和秦一样，汉中央政府由皇帝总揽大权，下设各级官吏，主要是三公九卿。三公是丞相（汉初称相国）、太尉和御史大夫。丞相协助皇帝处理政务，是全国最高官员；太尉掌管全国军事，是最高军事长官；御史大夫主要是监察百官，是全国最高监察官。九卿：一是奉常（太常），掌管宗庙祭祀，朝廷礼仪；二是郎中令（光禄勋），掌管皇帝警卫和宫廷事务；三是卫尉（中大夫令），掌管皇宫门卫；四是太仆，掌管皇帝车马仪仗；五是廷尉（大理），掌管刑狱；六是典客（大行令、大鸿胪），掌管少数民族事务；七是宗正（宗伯），掌管皇帝亲属；八是治粟内史（大农令、大司农），掌管全国财政；九是少府（考工），掌管皇帝私人财政。
地方政府也基本上和秦朝一样，实行郡县制。秦初分全国为36郡，末年又增设数郡。汉初，刘邦在全国设置了15个郡，后来，在消灭异姓王时又陆续恢复了一些郡县，同时又从秦时的大郡中分设了一些小郡。这样，加上汉初的15个郡，一共是36郡。汉代乡的组织与秦略有不同，即规定在各乡的三老中，推选一人为县三老，其作用是要他们“与县令、丞、尉以事相教”，加强县乡之间的联系。
与秦不同的是，刘邦除了继续推行郡县制外，还分封了一些诸侯王国，汉代郡县制度和诸王国并行。汉初时，刘邦分封了7个异姓王国，后来除了长沙王吴芮，其余都被陆续消灭。但在削平异姓王的过程中，刘邦又分封了9个同姓王，他们都是刘邦的子、侄、兄弟。刘邦规定：诸侯王国的地位与郡相等，王国的相国（后改为相）和太傅必须由中央委派，代表中央处理政务，没有中央的虎符，诸王不得擅自发兵，诸王不得违反中央政令等。在诸王国以外，刘邦还分封了许多侯国。这些侯国的地位与县相等，大多是封赏给有功之臣的。
为了维护尊卑等级，刘邦还沿用了秦的20级爵位制度。在秦朝法律的基础上，刘邦也改制了新的法律，就是汉代着名的《九章律》。在制定法律的同时，刘邦又仿效秦朝建立起一套礼仪制度。总之，通过以上一系列措施，统一的中央集权的封建大帝国又重新建立起来了。
汉承秦制集中体现在礼法制度方面，但汉高祖刘邦的统治政策却与秦王朝有所不同，而这种不同，正是借鉴秦朝灭亡的教训而总结、制定、推行的。
经过长达8年的战乱，全国人口锐减，经济凋敝。故此，汉高祖刘邦首先采取措施，解决劳力不足的问题：释放囚犯，流民返乡，军人解甲归田，解放奴婢，鼓励生育。同时，调整土地，发展地主经济。
为了调动农民的生产积极性，在秦的赋税制度基础上，刘邦采取了轻徭薄赋政策，还通过“赐爵”、“复爵”来调动农民的积极性。在重点发展农业生产的同时，刘邦也对工商业的政策作了调整，主要措施就是放宽对私人工商业的限制，结果不仅振兴了工商业，也促进了农业生产。
为了保证人民能有一个安定的环境从事生产，汉高祖还比较妥当地处理了与匈奴的关系。他采用“和亲”策略，以宗室女为公主嫁给冒顿单于，并送给匈奴大批财物。这样一来，匈奴对中原的骚扰大为减少，汉、匈之间暂时出现了和平，从而给中原人民提供了一个相对安定的生产环境。
由于以上措施和政策的施行，汉初的农业生产大大发展，经济很快得到了恢复。到惠帝、吕后统治时期，民间已经是“衣食滋殖”。到武帝初年，更是出现了“都鄙廪庾皆满，而府库余货财”的经济空前繁荣的景象。
加强宗室巩固皇权
刘邦做了皇帝，难免有一些意骄志满。一次，他设宴招待英布等人时，曾对父亲不无得意地说：“早先您老人家总是说我无赖，不如我二哥能治产业，现在您再看看，是二哥的产业多，还是我的多？”刘邦享尽了皇帝的特权，口极其味，耳尽其声，怀拥爱姬，恣其所欲。但是他也丝毫没有忘记：天下并不太平，隐患犹在。一是分封的异姓王，他们各自“拥兵据地”，擅长军事，不少人对中央怀有不轨之心。二是中小将领，他们都曾为高祖立过汗马功劳，虽然实力不强，但如果处理不当，也会带来不小的麻烦。三是六国残余贵族在地方很有势力，一有机会，还会死灰复燃。四是相权太重，人们忠君意识淡薄，而同姓王的问题也相当棘手。为了巩固统一和强化皇权，高祖从称帝到去世前后八年间，始终都在致力于消除这些隐患。
刘邦首先解决异姓诸侯王问题，其中最残酷的要算解决韩信了。项羽失败后，其部将钟离昧、季布只得四处逃亡。刘邦称帝后，立即诏令全国通缉，悬赏捉拿，举国搜捕。钟离昧走投无路，因与韩信同乡，一直友善，便投靠韩信。韩信顾念旧情，就收留了他，将他藏在楚王府中。
高祖六年（公元前201年）十二月，有人揭发最大的异姓王韩信阴谋叛乱。刘邦一直在提防韩信，恐其为乱，现在有人举报就急忙召集群臣商议，诸将说：“赶快发兵杀了他。”陈平却认为，楚国兵精，如果发兵攻之，无异于自己挑起战端，不如假装巡狩云梦，通知各个异姓王到陈县（今河南淮阳）会面。韩信肯定会前来谒见，那时只要一个力士，就可以不费事地把他抓起来。刘邦照计实行。
韩信得命后，当然要怀疑，他曾被刘邦两次夺去了兵权，他深知刘邦性格多疑，为此格外小心。这次刘邦突然游览云梦，如果不去迎驾，就有失君臣之礼，如去迎驾，又恐出意外。属将见他迟疑不决，有人进言道：“大王并无过失，不过就是收留了钟离昧，违犯了君命，不如斩了钟离昧，献于陛下，陛下一定会十分高兴，如此一来，您还怕什么呢？”韩信觉得有理，便找到钟离昧，话中露出了为难的意思。钟离昧说：“汉所以不敢攻楚，是恐我与你联合造反，同心抗汉。如果把我擒献给刘邦，那么，我今日死，明日你就必亡。”说完后，见韩信毫无反应，便起座骂韩道：“你不是个成大事的君子，我不该往投你处！”说完，拔剑自刎而死。韩信见钟离昧已死，便命人割下他的头，前往陈地面谒刘邦。
韩信一到陈县，当即被逮捕。韩信大叫冤枉，他说：“果然像人们说的那样：‘狡兔死，走狗烹；飞鸟尽，良弓藏；敌国破，谋臣亡’。天下已平定，我本来就该给烹了。”刘邦对他说：“你不要大声嚷，有人告你谋反。”然后就把韩信捆绑起来，押上囚车，返回洛阳。
在楚、汉相争之时，韩信帮助项羽，则项羽可以统一天下，韩信帮助刘邦，则刘邦可以统一天下，如果韩信背叛刘邦，自树一帜，则可与项羽、刘邦形成三足鼎立之势，而且当时的具体情况为韩信提供了多次可以自立的机会，也有很多人极力劝告韩信自立为王，但韩信思来想去，还是跟刘邦干了下去。所以，韩信对于刘邦建立西汉政权，功劳应是第一位的，如果要论功行赏的话，别说只封他做了一个王侯，就是裂土并立，共同为王，也不算太过分。
但封建社会的铁定律条是一山容不得二主，刘邦决不可能和他并立为帝，最多只能封王，而韩信多少又觉得委屈，用当时的话来说，叫做“心怀怨望”，用今天的话来说，就是“不满情绪”，这种情绪发展下去，必然导致反叛。因此刘邦为了防患于未然，就先下手为强。刘邦返回洛阳，因思韩信功多过少，且说他谋反，也缺少实据，便把他从狱中放出，由楚王降为淮阴侯。