當時，項羽正把劉邦緊緊圍困在滎陽，情勢危急，看了韓信上書內容，劉邦十分惱怒，大罵韓信不救滎陽之急竟想自立為王。

    張良、陳平暗中踩劉邦的腳，湊近他的耳朵說：“漢軍處境不利，怎能禁止韓信稱王呢?不如就此機會立他為王，好好善待他，使他自守一方，否則可能發生變亂。”

    劉邦經提醒也明白過來，改口罵道：“大丈夫平定了諸侯，就做真王罷了，何必做個暫時代理的王呢？”於是派張良前去立韓信為齊王，征調他的部隊攻打楚軍。

    齊國失利，龍且戰死，使項羽非常恐慌。派盱台人武涉前去遊說韓信反漢與楚聯合，三分天下稱王齊地。

    韓信謝絕說：“我奉事項王多年，官不過是個郎中，位不過執戟之士。我的話沒人聽，我的計謀沒人用，所以才離楚歸漢。漢王劉邦授我上將軍印，讓我率數萬之眾，脫衣給我穿，分飲食給我吃，而且對我言聽計從，所以我才有今天的成就。漢王如此親近、信任我，我背叛他不會有好結果的。我至死不叛漢，請替我辭謝項王的美意。”

    武涉遊說失敗後，齊人蒯通知道天下大局舉足輕重的關鍵在韓信手中，於是用相人術勸說韓信，認為他雖居臣子之位，卻有震主之功，名高天下，所以很危險。終於說動韓信，但韓信猶豫而不忍背叛劉邦，又自以為功勞大，劉邦不會來奪取自己的齊國，於是沒有聽從蒯通的計謀。

    劉邦趁項羽無備，楚軍饑疲，突然對楚軍發動戰略追擊。約韓信從齊地，彭越從梁地南下合圍楚軍。韓信、彭越未能如期南下。劉邦追擊楚軍至固陵，楚軍反擊，劉邦大敗而歸。

    為調動韓信、彭越，劉邦聽從張良之謀，劃陳以東至海廣大地區為齊王韓信封地；封彭越為梁王，劃睢陽以北至穀城，為其封地。

    由韓信指揮此戰。韓、彭遂率兵攻楚；韓信從齊地南下，占領楚都彭城和今蘇北、皖北、豫東等廣大地區，兵鋒直指楚軍側背，彭越亦從梁地西進。

    漢將劉賈會同九江王英布自下城父北上；劉邦則率部出固陵東進、漢軍形成從南、北、西三麵合圍楚軍之勢，項羽被迫向垓下退兵。

    劉邦、韓信、劉賈、彭越、英布等各路漢軍約計四十萬人與十萬楚軍於垓下展開決戰。漢軍以韓信率軍居中，將軍孔熙為左翼、陳賀為右翼，劉邦率部跟進，將軍周勃斷後。

    韓信揮軍進攻失利，引兵後退，命左、右翼軍繼續攻擊。楚軍迎戰不利，韓信再揮軍反擊。楚軍大敗，退入壁壘堅守，被漢軍重重包圍。楚軍屢戰不勝，兵疲食盡。

    韓信命漢軍士卒夜唱楚歌，歌雲：“人心都背楚，天下已屬劉；韓信屯垓下，要斬霸王頭”致使楚軍士卒思鄉厭戰，軍心瓦解，韓信乘勢進攻，楚軍大敗，十萬軍隊被全殲，項羽逃至東城自刎而死。

    劉邦於是還至定陶，馳入韓信軍中，收奪了他的兵權，後改封韓信為楚王，都下邳。

    韓信到楚國後，召見當年給他飯吃的漂母，賞賜她千金。輪到下鄉南昌亭長時，隻賞他一百錢，並說：“你是個小人，做好事有始無終。”