汉王元年二月，刘邦乘田荣起兵反楚，项羽出兵齐地(今山东大部)之机，袭占关中(指函谷关以西地刘邦拜彭越为魏相，令其攻占梁地区)。二年四月，齐、楚军胶着于城阳(今山东荷泽东北)，楚都彭城空虚。
刘邦即以项羽杀害楚怀王为口实，在洛阳聚集各路诸侯联军56万，分路进攻彭城。汉将曹参、灌婴、周勃等率军从围津(今山东东明)渡过黄河，攻占煮枣(今山东东明南)，击败楚大将龙且、项佗于定陶(今山东定陶西北)，兵抵胡陵(今山东鱼台东南)，从西北面抄袭彭城；将军薛欧、王吸、王陵率军由宛(今河南南阳)经叶县(今河南叶县西南)出阳夏(今河南太康)，从南面攻楚；刘邦率夏侯婴、卢绾及各路诸侯军经曲遇(今河南中牟东北)，向东南攻占外黄(今河南兰考东南)时，彭越率3万人马归附。为掩护联军侧后，刘邦拜彭越为魏相，令其攻占梁地(今河南东北部)。此后，刘邦军由西向东连克砀(今河南夏邑东南)，萧(今安徽萧县西北)，顺利攻占彭城。
项羽闻讯，留部将继续攻齐，自率精兵3万由鲁(今山东曲阜)迅速南下，出胡陵占领萧县，切断联军退路，随后，由西向东反攻。楚军乘刘邦纵情享乐，疏于防范之机，晨时开始进攻，中午即大破联军，将刘邦所部挤压于谷水、泅水(位于今江苏徐州市西)之地。联军自相践踏，被楚军斩杀10余万人，余部向西南山地溃退。楚军追至灵壁(今安徽濉溪西南)的睢水再歼联军10余万汉军逼入睢水，并围困刘邦，意图生擒。值大风骤起，飞沙走石，刘邦率数十骑乘机逃走。此战，刘邦遭到严重挫折，诸侯纷纷背汉向楚。
项羽vs刘邦