公元前206年，汉元年二月，项羽凭其在军事上的压倒优势，裂土分封18个诸侯王，恢复封建割据。自立为西楚霸王，定都彭城(今江苏徐州市)。
四月，汉王刘邦忍忿前往汉中就国。途中烧毁所过栈道，防止诸侯军追击偷袭，并借此表示无东向之意。以麻痹项羽。项羽亦于同时班师彭城。
五月，齐人田荣起兵反楚，兼并三齐，自立为齐王，项羽逐发兵击齐。
七月，项羽明确意识到在其亲率主力北上击齐的时刻，刘邦极有可能趁此良机起兵。而若刘邦此时起兵先行攻击三秦地，则项羽主力被齐国战场所迁，根本不可能在刘邦攻三秦时前去救援。故项羽退而求其次，立刻诛杀韩王成，（三个月后，项羽过于急躁的诛杀了义帝心）改立郑昌为韩王，建立稳固的前沿壁垒，抵抗刘邦可能的东进。同时，派平殷王司马昂在韩地又布一层防御线，派龙且于韩国北边建立防线，抵挡可能从北路南下的其他诸侯军，又派兵距阳夏阻拦南路诸候可能的进军，以此形成了一道以韩国为中心的扇形防线。而更重要的是项羽的老部下九江王英布，项羽对其给于厚望，命英布一旦发现刘邦以及诸侯军东进，便自侧翼北上夹击。项羽认为，即使汉军在其东击齐国时能够突破他以韩国为中心构建的扇形防御体系而后偷袭国都彭城，只要有英布在就可保万无一失。
八月，趁项羽北上击齐的最佳时机，刘邦采纳大将韩信建议，决计突袭关中，东向与项羽分争天下。八月，刘邦以韩信为大将，曹参、樊哙为先锋，由南郑(今陕西汉中市城东)发兵，以“明修栈道，暗渡陈仓”之计迷惑雍王章邯，潜出故道，突袭雍王章邯属地陈仓(今陕西宝鸡市东)。章邯从雍都废丘(今陕西兴平)仓促率军驰援，被汉军击败，分别退向废丘、好峙(今陕西乾县东)。汉军乘胜分路追击，再败章邯军于壤东(今陕西武功东南)、好峙，又将退至废丘的章邯残部包围。围困多时之后，第二年，韩信引水灌城，大破之。
同时，汉军分兵数路略地。周勃军攻漆县(今陕西彬县)，击破章平及雍将姚印所部，攻占济(今陕西陇县)、陇(今甘肃张家川回族自治县)，回军攻克郿(今陕西眉县东渭河北)、频阳(今陕西富平)诸地；靳歙、郦商军攻占陇西(郡治狄道，今甘肃临洮)、北地(郡治义渠，今甘肃宁县)等郡；灌婴军兵抵栎阳(塞都，今陕西富平)，迫塞王司马欣出降。汉军继续向北深入，兵至上郡(郡治肤施，今陕西榆林南鱼河堡)，翟王董翳亦出降。至此，汉军攻占关中大部，基本实现了还定三秦的战略目的。
还定三秦之后，刘邦命部将薛欧出武关向楚地进军，被楚军扇形防线南翼阻于阳夏（今河南太康）。
此时，项羽正处在齐地田荣的游击战的泥潭之中。传说项羽有重瞳子现象，也就是反祖现象，估计其野性非常，性格也多暴躁，其年少时随其叔父项梁也多受流离逃亡之苦，没有得到很好的教育，所以经常有屠城之举。早年与秦战，随其叔父抱负田荣不肯出兵协助而与齐战，均有大量屠城记录。此次身陷齐军游击战和坚壁清野的困扰，其野性再次发作。久战不下，屠戮甚重。《史记》中明确写到，项羽战齐几乎是得城屠城，略邑屠邑。项羽希望以恐怖手段压服齐国，但齐军的抵抗依然没有被完全清除。
刘邦东进，在两面受敌的情势下，项羽认为其西部扇形防御攻事尚能抵挡一阵，且有英布侧应，当属安全。故项羽采取先齐后汉方针，继续攻齐，主力被牵制在齐地。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)东进。迫降河南王申阳，同时煽动韩相韩信（此人与大将军韩信同名，为韩国宗室，为示区别，后世称其为韩王信）谋反，与韩王郑昌互战，连拔十余城。韩王郑昌被迫降汉，刘邦改立韩王信为韩王。韩国防线随之动摇，使项羽以韩国为核心建立的扇形防御体系快速崩溃。随后，魏王豹率军归附。刘邦破韩，继而俘虏殷王司马昂，并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。 项羽西部防线自核心开始彻底崩溃！
二年四月，刘邦趁齐、楚两军胶着之际，以项羽杀害义帝为口实，为义帝报仇讨逆为政治号召，联络各地诸侯王，率五路联军56万、号称百万，东出攻楚。
五个诸侯具体是哪五位一直有争议，多数认为有魏王豹，殷王司马昂，河南王申阳，塞王司马欣、翟王董翳。陈余是否参战未可知道。此外，当刘邦联军攻下彭城时，彭越也趁火打劫，自梁地南下攻楚，此路应该不属先前五路诸侯之一。
刘邦分兵三路，中路军由刘邦亲自统帅，部将为张良、陈平、吕泽、张耳、卢绾、夏侯婴以及五诸侯军，是从洛阳直接向东，直取彭城。北路军由曹参、灌婴率领汇合陈余军从粱鲁，与中路军会攻彭城。南路军由薛欧、王吸自关中出武关走南阳，攻阳夏，向东进攻彭城。而大将军韩信可能继续在关中清楚章邯残余势力而未参加此战。
而就当刘邦联军东进之时，此前被项羽给予厚望的九江王英布竟然毫无动作，不管是出于对56万大军阵势的畏惧、或是其早有判心、或其他什么原因，总之英布始终按兵不动，坐壁上观。
随即，刘邦56万大军长驱直入，除了项羽南路军史书未说明外，其余各路均告失败，全线动摇。刘邦联军迅速占领了西楚国版图位于长江以北四郡的一多半领土，并占领楚都彭城。进入彭城后，刘邦一面收摞楚国珍宝财物，一面尽占项羽后宫，同时命令部将立刻在彭城面向齐国的东、北两面加紧修建防御工事，准备以逸待劳迎战项羽从齐国回师。
就这样，尚远在齐国平乱的项羽陷入了前所未有的巨大危机之中。
一：面临两线作战。齐国尚未平定，回师救楚，则腹背受敌。
二：兵力的极大悬殊。刘邦诸侯联军56万人，规模空前宏大。项羽此时全部兵力最多十几万，远少于对方。
三：后方沦陷，孤军深入。此时项羽楚地被占，失去根基地，成为名副其实的孤军。只能速战速决。
四：远离战场，长徒奔波。敌人则以逸待劳，利用防御工事抵抗回师楚军。
五：几乎所有盟友背叛，要么投降刘邦攻楚，要么按兵不动，坐山观虎斗。政治大环境陷入极度孤立的状况。
可就是在这种极端不利的状况下，项羽得知楚地被占后立刻做出了一个惊人的决定：以诸将率领大军继续平定齐国，作为迷惑刘邦的手段。而项羽自己亲自带领3万精兵绕道彭城后方，以彭城为钓饵引刘邦上钩，然后偷袭刘邦后方，尽灭刘邦军！
这可以说是前无古人，后无来者的一个疯狂计划！就这一点来说，项羽比之刘秀、李世民之流强出不止一个挡次。因为他们的胜利都是在兵力不足但却占有天时地利的基础之上的。而且他们俩的成名作——昆阳大战、虎牢大战都是以坚城防守先对敌人进行了各个方面的消耗之后的行动。而项羽则完全没有任何优势，无论天时、地利、人合都没有。而刘邦的整个战略布属本身是完全正确且非常完善的。
可就是这种局面，项羽毅然率三万精兵西出齐国，绕到楚地西北面，然后自彭城以西南下，从来自西方的刘邦军补给纵队和后续部队的行军队列中悄无声息的穿过，避开了彭城东、北两面刘邦军的警戒，而从看似最不可能的西线连续急进几天几夜，先与刘邦所有军队完成集结到达彭城西南面的萧县隐避。而到达萧县后，项羽并不急于发动进攻，而是等待刘邦于彭城之下完成全部56万大军的集结。
对于此战中所谓的精兵三万人，是不是都是骑兵史书并无说明。这里但仔细分析，项羽在彭城战前舍弃大军千里奔波，先于刘邦军完成彭城下的集结而埋伏于萧县，最大限度的运用了机动能力，并且穿越刘邦后续纵队如此俏无声息，用骑兵合情合理。彭城之战中，项羽偷袭刘邦、冲散大军、以及驱赶的方式，再到追逐包围刘邦，这里都可以看到战术上运用骑兵的影子。史记灌婴列传记载：“楚骑来众，”。此战后，刘邦招揽旧秦骑兵组成独立骑兵军团，任命灌婴指挥。后来甚至招幕胡人，楼烦人为其骑兵，从这里我们看出项羽骑兵的威胁促使刘邦大力发展骑兵。刘邦曾经灭秦时多次和秦军作战，却一直没有发展骑兵，这一现象也可从一个侧面证明项羽之骑兵有和秦骑兵不同的用途和编制。以此回应我此前关于项羽建立了东方第一支使用长兵器的冲击骑兵，并与骑射兵合编为“战略骑兵”的观点。
另外，对于项羽先行到达萧县却不急于进攻、看似不合兵理、没有行各个击破之计的原因应该如此分析：
刘邦对于此战事实上非常重视，表面上其入彭城之后忙着收摞财宝美人，实际上却马不停蹄的在东、北两线构建起防御工事，因为他很清楚项羽的军事才华并非一般，即担心分散兵力不足以消灭项羽，也担心会被各个击破。他根本不敢慢待此战，必定会集中全部主力以希望力保将项羽消灭。
可问题是56万大军集结于彭城这么一快几条河流交汇处的狭小平原地带必会带来一系列麻烦：
第一：军队庞大，不易指挥调度；
第二：军队成份复杂，各色各样，协调性差；
第三：军队集结完成之后必须进行战阵排列重组，而狭小地带进行这如此大规模兵团的排列重组，其难度非常之大，必会带来很多困难；
第四：刘邦的注意力全都在东、北面，因为楚的主力依然在齐国。刘邦根本难以相信项羽竟然早他一步埋伏在了他的后路。这就叫“出其不意，攻其不备”！
第五：当敌军完全集中于一地发动突然袭击，一次性消灭全部敌人，以保证消灭不净而造成后患。
项羽把大部队留在齐国迷惑刘邦，自己运用骑兵的机动性，绕道彭城西南的萧县。等待刘邦诸军全部进入彭城，混乱不堪，而且大将忙着部署北边建立防御，刘邦等主帅松懈的最佳时机，开始西出萧，向东进攻彭城。
项羽选择在早晨发动偷袭。选择早晨是可以看出项羽对战争时机把握的老辣。早晨敌人尚在睡梦中，正处于最疲惫的时候，突然遭遇大规模偷袭，其慌乱可想而知！而自己可以利用早晨天亮明了敌方情况，选择合适有效的战术最大消灭敌人。很多偷袭喜欢放在夜里，这样有利掩藏行踪。但是此次项羽不光要造成敌方混乱，更要全歼敌军。因为项羽根本没有条件去打持久战，只能一击保中。所以，项羽的进攻时间定在清晨！
就在刘邦56万大军刚刚完成全部集结，尽数汇于彭城之下的第二天的清晨，趁着远方的朝霞，项羽出手了！
首先，一股精锐骑兵趁敌无备，突然出背面闯入刘邦联军集结区中心，直接攻击刘邦指挥中枢，并迅速造成刘邦联军指挥系统瘫痪！从睡梦惊醒的刘邦在战将灌婴的拼死保护下，疯狂逃窜。后面是上千楚军精骑，前面是刘邦、夏侯婴二人架车恶逃。为了自保，刘邦竟然几次将自己的一对儿女推下马车。楚军后俘虏刘邦父亲和妻子。刘邦逃跑，这样一来，联军就无法组织统一有效的反抗。
然后，项羽骑兵全数出击，死死咬住刘邦的主力进行攻击，不给刘邦军喘气的机会。刘邦军纸挥系统虽毁，但56万大军依然存在，而且各部都有自己的独立二级指挥系统，并非光靠冲风就能取得胜利。这一点项羽心里非常清楚。项羽以全部骑兵分成多股，一边进攻引诱敌军反击，一边驱赶敌军追击。而刘邦联军犹如从云雾端落入无底的深渊，昨天还意兴盎然，大胜在握；今天就兵从天降，不知其然！不明白实情的联军又没有得到有效的组织像无头苍蝇四处乱撞，狂乱的开始反攻。此时正中项羽之计。由于兵力上的极大悬殊，如果硬拼无论如何都是要被消耗怠尽。但是，敌军兵力太多也是一件麻烦事，这里项羽用的是以骑兵驱赶引诱把联军引向南方的谷、泗水，再此展开攻击。由于追击途中各部之间没有统一指挥，又因为楚军骑兵不断沿途扰乱联军队形，但到达谷、泗水之时，联军队形已经完全混乱不堪，而且此地的地形也更适合骑兵作战。到达此地后，楚军全部骑兵随发动全力进攻，以敌军混乱的队形为依据，不断将追来敌军分割——歼灭、再割——再灭，杀死联军十几万人。联军的战斗意志随之崩溃。见壮，项羽率军全诉追击，并用骑兵驱赶的方式将之压向南边。为了活命，混乱的联军拼命南逃，逃到更南的灵壁东睢水上。到了此地，项羽再次发动了强有力的集团冲击，敌军一阵退，则阵阵退，一阵压一阵，一排排的被挤进睢水之中。这样联军自相残杀，又溺死10几万。往日川流不息的睢水竟被尸体堵塞断流！
彭城之战终成了一面倒的局势。随后，项羽率军继续追歼败兵，杀敌近十万，扩大战果，兵锋向西、直指中原！
彭城之战，项羽以主力迷惑、骑兵长途迂回奔进，出其不意偷袭刘邦联军后背，击溃刘邦联军56万，其中杀、溺死近30万，追歼逃兵近十万，其余的全部崩溃逃散。骑兵的高超机动性，无声的隐蔽性、战役的突然性，驱赶、冲击、分割、挤压，所有骑兵所具备的战术性能都在此一战中得到了绝对完美的诠谥。此战为世界战争史中歼敌最多，规模最大，且最为完美的一次骑兵会战，后世无人超越，即便是著名的蒙古骑兵。
项羽，也因为这次战役的辉煌胜利而到达了其军事生涯的最高顶峰，以极富霸气的战争艺术赢得了巨大的胜利。霸绝天下！
