汉元年(公元前206年)五月，未被项羽封王的齐国贵族田荣不满项羽分封，于齐地(今山东大部)起兵反楚，逐走项羽新封的齐王田都，杀胶东王田市，自立为齐王。不久又使彭越杀济北王田安，并王三齐。他又赐给彭越将军印，令其反于梁地，同时借兵给陈馀协助其打败常山王张耳，张耳归汉。陈馀迎代王赵歇复为赵王，自为代王，命夏说为相守代，自己辅赵王，赵地亦被策反。项羽于是发兵击齐。刘邦乘项羽无暇西顾和三秦王立足未稳之机，“决策东乡(向)，争权天下；”(《史记·高祖本纪》)。令萧何收取巴、蜀租赋补给军队，并得萧何大力举荐，任命韩信为大将，以曹参为前锋统兵数万，积极部署东进。
图 栈道复原图
八月，汉军以韩信“明修栈道，暗渡陈仓”之计潜出故道(因临故道水得名，治今陕西风县北风州之西)，兵至陈仓(今陕西宝鸡)，袭击雍国，进围章邯军于雍都废丘(今陕西兴平东南)。同时分兵攻取陇西(郡治狄道，今甘肃临洮南)、北地(郡治义渠，今甘肃宁县西北)、亡郡(郡治肤施，今陕西榆林鱼河堡)，迫降塞王司马欣、翟王董翳，迅速还定三秦，袭占关中大部地区。随后，命部将薛欧出武关(今陕西丹凤东南)向楚地进军，被楚军阻于阳夏(今河南太康)。
图 明修栈道 暗度陈仓
图 明修栈道 暗度陈仓
项羽得知刘邦已兼并三秦，且准备东进伐楚，而齐、赵地都已反叛，大怒，乃立原吴县(会稽郡治所，今江苏苏州)县令郑昌为韩王，以抵御汉军。此时张良以书信“汉王失职，欲得关中，如约即止，不敢东。”(汉王失去关中王位，想得到关中，实现怀王“先入定关中者王之”的约定后就立即停止，不敢再东进伐楚)以及齐、梁地反书“齐欲与赵并灭楚。”(齐国打算与赵国联合起来灭掉楚国)呈给项羽，项羽在两面受敌的情势下，遂无西顾之意，于是采取“先齐后汉”的战略方针，继续攻齐，主力被牵制在齐国。
刘邦再度抓住战机，一面巩固关中，一面扩张势力，亲自率军由函谷关出陕县(今河南三门峡市西)东进。迫降河南王申阳和项羽新封的韩王郑昌；西魏王魏豹率军归附，继而俘虏殷王司马卬，迅速占领了今河南及山西中、南部广大地区，造成东进的有利态势。