公元前207年，刘邦率军攻占秦都咸阳，秦王子婴出降，秦朝短命而亡。同年，项羽率诸侯联军（主体为楚军）乘胜自河北长驱直入，攻破函谷关，进抵鸿门，刘邦率军亦抵达鸿门附近，两军对峙。当时的项羽凭借在巨鹿之战中击溃秦军主力的威名压服各路诸侯，新近又因为降服章邯二十余万士卒实力急剧膨胀（后惧秦军哗变尽坑杀于新安），已然成为成为各路诸侯的领袖；而刘邦虽然率先攻入咸阳覆灭秦朝，但奈何实力不能与项羽相抗衡而被迫将胜利果实拱手相让，屈服于项羽。降服刘邦后的项羽拥军近四十万进入咸阳，纵容楚军烧杀劫掠，屠戮百姓；秦王室亦被项羽屠杀殆尽（秦王子婴被杀）、秦王宫焚毁。盘踞于咸阳一个多月以后，项羽在大肆分封诸侯、划分割据势力范围之后班师归楚，将秦地丢给了秦降将（章邯为雍王、司马欣为塞王，董翳为翟王；三分秦地）。
受封诸侯国势力分布图
楚汉之争前期——西楚独大：
为了巩固自己的势力，项羽将已无利用价值的楚怀王尊为义帝，随即将其迁往长沙郴县，又暗令衡山王吴芮、临江王共敖于途中将义帝杀死。这一背信弃义的举措使得诸侯渐生不满之心。
公元前206年，齐、赵两地诸侯由于不满于项羽强行分封的结果率先爆发叛乱，驱逐项羽册立的代理人。项羽率军北上平定齐地叛乱，一战击溃田荣，迅速平定齐地叛乱。为了防止齐地再度反叛，项羽将降卒全部坑杀、大肆拆毁城池房屋，纵容楚军烧杀劫掠，以绝后患。楚军的暴行招致齐地军民的广泛不满，纷纷据城反击楚军，田荣弟田横乘机招纳残部，在城阳聚众叛楚，项羽不得不调集军队攻打田横，这次却顿兵于坚城之下，战事陷入胶着状态。
与此同时，蛰伏于汉中的刘邦趁着楚军主力困于齐地之际迅速袭击关中，一举荡平三秦之地。随后联合各诸侯国组成五十六万大军长驱直入，攻占楚都彭城。项羽顿时陷入腹背受敌的境遇，被迫放弃平定齐地叛乱的计划，率领楚军回师攻汉，庞大的汉军迅速崩溃，刘邦狼狈逃出楚都彭城，一路被楚军追杀，直到遇上援军才转危为安。
吞并三秦后的汉版图
楚汉之争中期——楚汉对峙：
公元前204年，刘邦率军退守荥阳，构筑甬道工事抵御楚军。楚军随即包围荥阳，攻破甬道，切断汉军粮道，荥阳势如累卵。刘邦被迫向项羽求和，项羽不允，反而加紧猛攻荥阳，刘邦被迫化妆逃至宛、叶地区，荥阳随即陷落。虽然刘邦在正面战场节节败退，但在河北地区的战场上，汉将韩信势如破竹，一路攻魏、灭赵、降燕，大军直抵齐地，逐渐翦灭楚国羽翼；在南部战场上，多支汉军袭扰楚军后方，截断楚军粮道，极大地阻碍了楚军主力的推进。
势力逐渐坐大的汉版图
公元前203年，项羽迫于后方压力，回师意图消灭后方汉军，反被汉军乘虚攻破防线，项羽在击败彭越之后再次回援前线，与刘邦对峙于广武（荥阳附近）。楚军疲于奔走，已然颓败，项羽在刘邦的劝说下议和，签订鸿沟之约，楚汉以鸿沟为界，中分天下。西楚霸王项羽随后撤出荥阳，罢兵东归。楚汉暂时休战。
楚汉之争后期——汉灭西楚：
鸿沟之约签订后，随着楚军主力的撤走，刘邦的压力顿时减轻了不少，于是开始着手调集军队，准备东进攻灭西楚。
公元前202年，刘邦背弃盟约，分兵多路大举入侵西楚，却因为孤军深入（出军前曾召集韩信、彭越南下协汉灭楚，但两者都未应约南下）被项羽击溃，楚军乘胜包围汉军。迫于压力，刘邦诱以封地使得韩信、彭越南下，韩信率军迅速击溃西楚的北部防线，占领西楚北部的大片国土，一举攻占楚都彭城；彭越则与刘邦会师后向东对楚军发起攻势；汉将刘贾率军数万会同九江王英布合兵十万，自淮北出发从西南方发动对楚地的进攻，一举攻占寿春、城父，楚将周殷见势叛楚降汉，会同南部汉军向西楚腹地进军。
腹背受敌的西楚
一时间，数十万汉军在多个方面向西楚同时发动进攻，项羽不得不败退至垓下，汉军乘势包围楚军。项羽在垓下投入全部兵力与汉军做最后的决战，被击溃后坚壁不出。随后率精骑突围逃至乌江附近被汉军追上，最终被汉军消灭，西楚至此灭亡。
近五年的楚汉之争最终落下帷幕，刘邦成为胜利者，随后建立汉朝，初定都洛阳（后迁都长安），国祚四百年的两汉时期就此开始。
初定天下的西汉版图
