正在兴头上的刘邦又一次被人泼了冷水，这人就是樊哙。樊哙认为刘邦如果安于享乐必将重蹈秦亡的覆辙。刘邦不以为然，他觉得睡一觉没什么大不了的。张良再一次进谏刘邦，他认为，秦朝残暴无道，才使得我们顺利进入咸阳，“夫秦为无道，故沛公得至此”。若想为天下去除残暴，自己首先就必须做出表率。现在刚刚入咸阳，就想着如何享乐，非大丈夫所为。况且，“忠言逆耳利于行，良药苦口利于病”。樊哙的话虽然刺耳，但为了坐稳天下，还是要听从他的劝告。于是，刘邦听从了樊哙、张良等人的建议，封存了秦国的珍宝财物，还军灞上。萧何在临走时，收集了丞相府中收藏的地图、户籍、档案文书等重要资料，以备后用。
后来的事实证明，樊哙与张良的这盆凉水泼得正是时候，他们及时提醒了刘邦在关键时刻该做什么，不该做什么。应该说，刘邦是幸运的，当然我们也应该看到，如果刘邦没有虚怀纳谏的品格，张良他们就算磨破嘴皮子也是无济于事。
刘邦引军驻扎灞上，便召集咸阳当地的名士开会。在会上，刘邦与关中百姓约法三章：“杀人者死，伤人及盗抵罪”。并且宣布废除秦朝一切法律，百姓各司其职，各居其位。刘邦表示，本次兴兵来到咸阳，目的是为民除害，并非攻城掠地，请关中父老不要害怕。并把此次讲话内容张榜贴在城中醒目位置。刘邦这一招实在漂亮，大得民心！关中百姓奔走相告，欢呼雀跃，并拿来自家的美酒佳肴来到灞上犒劳军士。刘邦推辞不受，对百姓说自己粮食充足，不便打扰百姓。百姓听了以后更加感动，唯恐刘邦不做关中王。
刘邦在咸阳的举动早有探马报之项羽。项羽听说刘邦先入关中，非常愤怒，项羽认为这完全是投机取巧！该入咸阳称王的应该是我项羽！于是，项羽率军攻破函谷关，径直杀奔咸阳而来。
这时，刘邦军中有个叫曹无伤的人，听说项羽来攻打，就派人跟项羽传话，说刘邦想做关中王，并要立子婴为丞相，把关中财宝据为己有。但是范增认为事实并非如此，刘邦曾经是一个贪财贪色的小混混，如今咸阳城里这么多珍宝美女他都不动心，临走时只拿了地图，档案等文件材料走，认为其志不小。区区一个关中根本无法满足他，他的胃口是整个天下！因此必须除掉刘邦！
公元前206年十二月，项羽率军四十万，驻扎新丰（今陕西临潼县东北）鸿门（今临潼县东项王营）。当时，刘邦军队只有十万人，虽号称二十万，实力与项羽还是相去甚远。
正当两军对峙的时候，一个人深夜来到了张良的营帐，这个人就是项伯，项羽的叔父。他之所以找张良，是因为与张良关系至厚，“素善张良”，不想看到张良这样白白送死，想劝张良快跑。但是，被张良拒绝，并带项伯一起去见刘邦。
刘邦一听项伯来访，于是眼珠一转，计上心头。刘邦不愧是刘邦，明知道对方是来挖自己墙角的，但还是要表现出老朋友一般的热情，奉项伯为上宾，这使项伯受宠若惊。不仅如此，“沛公与伯约为婚姻”，这样做就是为了把项伯牢牢控制在自己一边，让项伯给自己帮忙。然后，又煞有介事地向项伯解释自己之所以把财物都封存起来，就是在等将军们来了以后一同处置，在函谷关设防也是为了防盗，根本不是针对项将军。并希望项伯把自己的意思代为转达给大将军项羽。项伯临走时一再告诫刘邦要早点来向项羽认错。
张良也认为此时敌众我寡，不宜硬拼，必须用缓兵之计麻痹项羽，到时候项伯会暗中相助。
项伯连夜回到大营后见到项羽，一再对项羽说刘邦没有反心，没有人家先击破关中兵，你项羽能顺利进军关中么，况且刘邦战功赫赫，杀了他是不吉利的，应该善待刘邦，“且人有大功，击之不祥，不如因善之”。项羽居然相信了项伯的说词，但是他忽视了一个关键因素就是自己的叔父为什么为刘邦说好话，当然如果他知道刘邦与项伯“约为婚姻”的话，他可能就不会答应项伯的要求了。
再说刘邦。他听从了张良的意见，亲自来到鸿门拜会项羽，并故意卑辞言好。项羽的决心在刘邦糖衣炮弹的攻势下被摧毁，以致后来饮宴期间在是否刺杀刘邦的问题上犹豫不决，终至放虎归山，让刘邦找了上厕所的借口溜之大吉了。
“鸿门宴”后，项羽举兵进入咸阳，咸阳百姓一听是项羽来了，无不战战兢兢，项羽在秦人眼里就是杀人不眨眼的魔王，别人杀人都是以个为单位，他杀人是以万为单位，甚至以十万为单位。项羽进城一顿烧杀抢掠，史载项羽“屠咸阳，杀秦降王子婴，”烧毁咸阳宫殿，“火三月不灭”，咸阳在项羽的大火之中成为“废都”。
不仅如此，项羽把咸阳宫殿里的奇珍异宝漂亮女人搜罗一空，装上车运往彭城（今江苏徐州）。
公元前206年春，项羽自立为西楚霸王，定都彭城。其余诸侯被项羽分封在十八个地方，加上项羽的势力范围，一共是十九个割据区域。在分封的过程中项羽违背当初约定，封刘邦为汉王。
项羽分封诸侯，搞“任人唯亲”，这一措施不但不能收拾残局，反而加剧了分裂。诸侯混战再次爆发。
居巴蜀汉中一隅的刘邦采纳萧何的策略，在汉中招揽人才，治理巴蜀，作为以后起事的根据地。公元前206年五月，刘邦见时机成熟，就派韩信明修栈道，暗度陈仓，一月内占领全部关中地区。并于公元前205年乘项羽发兵攻齐之际向东挺进，当时，河南王、韩王、魏王等一些诸侯纷纷投降刘邦。这时刘邦的势力范围关中、河南、汉中、巴蜀已经连成一片。
正在此时，项羽又做了一件不得人心的事情，就是杀了楚怀王。
消息传出后，各路诸侯及天下百姓无不大骂项羽，项羽又在舆论上输了一分；刘邦认为这是个千载难逢的得分良机，其实刘邦也巴不得义帝死，因为秦朝灭亡了，以后打下的天下是给楚怀王呢还是自己做皇帝呢，现在，有个人正好帮了自己的忙，还背上了黑锅，成了落水狗，我刘邦要痛打落水狗，而且要天下人都知道。于是，刘邦公开为义帝发丧，并号召天下诸侯共同讨伐这个大逆不道的项羽。
于是，刘邦联合各路诸侯组成五十六万反楚联军，挥师直捣项羽老巢彭城。
当时项羽正在攻打齐国，虽然已经闻讯刘邦大军正在向彭城进军，但他自信地认为，彭城可以坚守到自己灭齐后回兵夹击刘邦。由于项羽的过分自信，导致彭城很快陷落，项羽也如丧家之犬。但是，项羽还是无愧于“霸王”
称号的，哪里跌倒，就在哪里爬起来。项羽率军攻打彭城，“与汉大战彭城灵壁东睢水上”，大破汉军，汉军死伤无数，尸体堵塞河道。而且项羽把刘邦的父亲和妻子都抓来军中当人质。刘邦这时极为被动，他不仅被项羽包围得里三层外三层，而且那些诸侯为求自保纷纷倒向项羽，“当是时，诸侯见楚强汉败，还皆去汉复为楚”。就在这万分危机的时刻，上天帮了刘邦一个大忙。
根据《汉书》记载，当时战场上突然飞沙走石，狂风大作，大风从西北起，折木扬石，这风刮向楚军一方，士兵连眼睛都睁不开，更别说打仗了，楚军乱作一团，刘邦借机逃过一劫。刘邦退守通往关中的军事重镇荥阳，收拾残兵，重振旗鼓。自此楚汉之间在荥阳一带进行对峙。从公元前205年至公元前202年，刘邦和项羽苦战了四年，大战七十余次，小战四十余次。最后刘邦由原来的劣势逐渐转变为优势。在不利的条件下，项羽答应了刘邦的议和条件，“羽乃与汉约，中分天下，割鸿沟（今河南贾鲁河）以西为汉，以东为楚。”（这个鸿沟就是后来象棋中的“楚河汉界”）后来项羽还把囚禁的刘邦的父亲和妻子放回汉营。刘邦正欲履行合约，张良、陈平又在关键时刻进谏刘邦，他们认为汉王已经拥有天下的大半土地，而且诸侯皆附之，实力远在楚军之上。楚军已经弹尽粮绝，这时正是消灭项羽的好时机，刘邦必须抓住机会，一举歼灭项羽。
公元前202年，刘邦联合韩信、彭越、英布的军队对东归的项羽采取合围之势。经过激战，项羽军队被困在垓下（今安徽灵壁东南）。在四面楚歌的形势下，项羽见大势已去，只好匆匆丢下爱妾虞姬，亲率八百余人连夜夺路突围。
项羽跑到乌江边上，将心爱的座骑乌骓马渡过江去，眼见前面茫茫乌江，后面滚滚追兵，项羽拔剑准备做最后的谢幕。史书记载项羽独杀汉军数百人，身上十余处伤口。最后终因寡不敌众，项羽拔剑自刎。
垓下之战后，楚地城池皆望风降汉。刘邦对有功之臣大加封赏，值得一提的是封项羽的叔父项伯为列侯，赐姓刘。
这场以咸阳为赌注的楚汉之争就以刘邦的胜利而画上了句号。咸阳皇宫在项羽的一把大火中化为灰烬，飘落在历史长河之中。赢得这场豪赌的刘邦没有把汉朝帝都设在咸阳。咸阳作为帝都的历史到此结束，秦王朝也随之渐渐远离人们的生活。历史翻开新的一页。虽然咸阳做不了帝都，但是咸阳所在关中地区仍然是帝都所在的首选，刘邦最后把汉王朝的帝都设在了长安。
经过秦末乱世、反秦起义、楚汉之争后的社会已经接近崩溃的边缘，刚刚登上皇位的汉高祖刘邦采取了一系列轻徭薄赋、与民休息、休养生息的“无为”
政策，新兴的汉朝社会在这个新皇帝的带领下慢慢开始焕发生机。
