原因，就是以富饶的关中为根据地，源源不断地为他输送粮饷和兵员。而关中民众之所以支持他，刘邦初入关时的这些政策措施显然起了很大的作用。
这时，有人向沛公建议：关中富庶，地形险要，今闻章邯已经投降项羽，项羽封他为雍王，管辖关中。若如此，沛公就不可能当王了。现在可急派兵马控制住函谷关，拒绝诸侯的军队进入关中；同时征调关中人入伍，增加兵员，以防不测。沛公未及深思，便采纳了这人的建议。但就是这个建议，几乎把沛公送入绝境。
当时，项羽率义军北上救赵，义军渡过漳水，破釜沉舟，将士们每人各携三日粮，以示必死无还的决心。项羽率楚军长驱直入，九战皆捷，大败秦军，威名大震。其后项羽将秦降军二十余万人在新安全部坑杀，随即率军西上。当他听说沛公已经关闭函谷关，极为震怒，命令黥布率军攻破函谷关。项羽率大军进入关中，屯于戏西，并准备立即攻打刘邦。这时项羽拥有四十余万人马，刘邦仅有十万之众，二者实力悬殊。刘邦见形势对自己非常不利，料定自己绝非项羽的对手，于是迅速改变策略。他首先通过张良结交项羽的叔父项伯，并与他结为姻亲，请项伯在项羽面前代为陈情；随后他又以常人罕有的胆略，亲率百余骑前往鸿门拜见项羽，当面向项羽解释说：“我与将军合力攻秦，将军战河北，我战河南，不料我能先入关破秦。我入关后，秋毫无犯，封陈府库以待将军。我遣将守关，一则是为了防备盗寇，二则是天下混乱，以防不测。我日夜盼望将军到来，绝无半点异心，谁知竟有人从中挑拨离间，还望将军明察。”项伯也趁势劝项羽：“沛公不先破关中，您怎能如此顺利入关！今沛公有大功，您却想率军攻打他，此乃不义之举，不如善待沛公。”骄傲自大的项羽果然解除了对刘邦的疑虑，遂设宴招待沛公。刘邦终于用机谋权略解除了这一场危机。
几天以后，项羽率军进入咸阳，杀秦王子婴，又虐杀百姓，掳掠财物，大举屠城以后，又纵火焚烧了秦宫室，大火三月不灭，一代文明尽被毁弃。有一位谋士劝项羽：“关中之地，倚山带河，外有四塞以为险，土地肥饶，物产丰富，可定都关中。”项羽见秦宫室已被焚毁，不愿久居关中，思乡之念日切，便说：“富贵不归故乡，好比穿上绣花新衣夜行一样，有谁知道？”这位谋士私下对人说：“听人说楚人是沐猴而冠，今见项羽，果然如此。”项羽听说后，就把这位谋士抓来烹杀了。项羽的这些态度和举措，与刘邦正好形成鲜明的对比。他在关中的残暴行为使他尽失人心，关中人民对他恨入骨髓。他放弃关中，反映了他的贵族意识以及光宗耀祖的思想。他目光短浅、心胸狭窄，缺乏远大志向，然而又刚愎自用。因此，他仅仅是一个赳赳武夫，缺乏谋略，尽管一时强大，但最终必然败在刘邦手下。
随后，骄横的项羽便虚尊怀王为义帝，自立为西楚霸王。他又大行分封，封了十八个诸侯王。他的分封完全不按功劳的大小，而是以亲疏为序，其中既有反秦的将领，也有原六国贵族后裔和秦王朝的降将。为了抑制刘邦，他把刘邦封为汉王，封国在十分闭塞的汉中，实际上等于流放。又封秦朝降将章邯等三人为王，控制关中，以牵制刘邦。项羽大搞分封制，完全违背了历史发展的潮流。自战国以来，大一统成为历史发展的总趋势，人民盼望统一，反对分裂割据的局面。秦王朝的统一正是这一历史趋势发展的结果。秦朝灭亡的原因并不在于废除分封制而实行郡县制，而是在于它的统治太残暴。项羽认不清历史发展的方向，这种开历史倒车的行为引起了更大的动乱，不久就爆发了更大规模的争夺统治权力的战争。
公元前206年，刘邦在汉中拜韩信为大将，引兵偷渡陈仓，击溃项羽分封在关中的三王，控制了关中。此后刘邦便以关中为根据地，同项羽展开了长达四年的战争。在楚汉战争中，刘邦采取两条战线作战的方针，刘邦亲率军队与项羽周旋，吸引其主力，而由彭越和韩信所统帅的两个方面军则从侧翼发展实力。刘邦一军虽然屡次被项羽打败，但由于有萧何从关中源源不断地为他补给兵员粮草，得以坚持下来，并紧紧吸引住项羽的主力，彭、韩两军乘机不断取得重大胜利。彭越在梁地往来游击楚军，断楚军粮道；韩信则攻下燕、齐，从东方威胁楚军。与此同时，刘邦又成功地策动了项羽的大将九江王黥布背楚归汉。这样，双方的形势便逐渐发生变化，汉军越来越强，而楚军的处境则渐趋不利。
公元前204年，项羽为赢得喘息时间，主动向刘邦求和，约定双方以鸿沟为界，鸿沟以西属汉，以东属楚，双方罢兵。项羽