一、汉军夺占彭城
正当项羽北上攻齐、陷于长期作战不能自拔之时，刘邦完成了大规模东进的一系列准备。
首先是巩固关中地区，把它作为对楚作战的可靠根据地。一是继续肃清章邯的残余势力，命诸将攻拔陇西、北地二郡，号召“以万人若一郡降者，封万户”①，同时加紧围攻章邯于废丘；并遣兵防守和缮治秦时蒙恬所筑河上塞，以御匈奴的进袭，保证关中的安全。二是施惠于民，加强基层政权建设。开放了秦代的“苑囿园池，令民得田之”②，下令“施恩德，赐民爵。蜀、汉民给军事劳苦，复勿租税二岁。关中卒从军者，复家一岁。举民年五十以上，有修行，能帅众为善，置以为三老，乡一人。择乡三老一人为县三老，与县令丞尉以事相教，复勿徭戍。以十月赐酒肉”③。三是自南郑迁都栎阳，以充分发挥关中地区在楚汉战争中的根据地作用。
其次是进军河南与河东，扫除战略进攻的障碍。当时河南王申阳、韩王郑昌、殷王司马卬、西魏王魏豹都各守自己的封地，至少在形式上都是项羽的与国，起着在西部屏蔽项羽的作用；不首先降服这些诸侯国，汉军就无法向项羽发起大规模的直接进攻。汉高祖二年十月，刘邦亲率大军入陕（今河南三门峡市西），“镇抚关外父老”④，用政治利诱和军事威胁并行的手段，降服河南王申阳，将其地改为河南郡。同时派战国时韩襄王之孙韩信为将，率兵进攻韩王郑昌。韩信“略定韩十余城”⑤，又急击韩王郑昌于阳城（今河南
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①②③④《汉书》卷一上《高帝纪》上。
⑤《史记》卷九十三《韩信卢绾列传》。
登封东南），遂迫降了韩王郑昌。于是刘邦顺利地占有河南地区，改封韩信为韩王（即韩王信，与大将韩信为另一人），然后把锋芒指向河东和河内。同年三月，刘邦率兵自临晋（今陕西大荔东）渡过黄河，运用上述同样手段，迫降西魏王魏豹。同时向殷王司马卬发起进攻，攻克河内（治怀县，今河南武陟西南），俘虏司马卬，司马卬被俘后投降，其地被改置为河内郡。这样，河南、河东、河内全部为汉军所占领，便构成对项羽的直接而巨大的威胁。
再次是大造舆论，联合诸侯，孤立项羽。汉高祖二年三月，刘邦率兵渡平阴津（今河南孟津东北）到达洛阳，准备对项羽发动进攻。这时洛阳新城的三老董公向刘邦建议说：“臣闻》顺德者昌，逆德者亡》，》兵出无名，事故不成》。故曰：》明其为贼，敌乃可服。》项羽为无道，放杀其主，天下之贼也。夫仁不以勇，义不以力，三军之众为之素服，以告之诸侯，为此东伐，四海之内莫不仰德。此三王之举也。”①刘邦采纳这一建议，立即对项羽发动一次大规模的政治和外交攻势。他亲自为义帝发丧，“袒而大哭，哀临三日”③。同时派遣使者遍告各国诸侯说：“天下共立义帝，北面事之。今项羽放杀义帝江南，大逆无道。寡人亲为发丧，兵皆缟素。悉发关中兵，收三河（指河南、河东、河内）士，南俘江汉以下，愿从诸侯王击楚之杀义帝者。”③这一政治和外交攻势收到明显的效果。首先响应的是陈余。陈余提出要刘邦先杀张耳，然后出兵助汉。刘邦杀了一个与张耳面貌相似的人，把人头送给陈余，陈余信以为真，遂派出一部分兵力与汉军联合攻楚。其余各诸侯王虽然没有直接发兵助汉，但也对项羽进一步离心离德，采取中立和袖手旁观的态度。特别是项羽最亲近的得力助手九江王英布，从此以后竟没有给项羽丝毫帮助。这样，刘邦便完全达到了从政治上和外交上孤立项羽的目的。
完成上述准备后，刘邦于同年四月对项羽发起大规模的战略进攻。萧何、韩信留守关中，继续围攻章邯于废丘。刘邦亲率汉军主力及已经降汉的魏王豹、韩王信、河南王申阳、殷王司马卬、
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①②③《汉书》卷一上《高帝纪》上。
常山王张耳等五诸侯联军共56万人东征。具体部署为兵分三路：曹参、樊哙、灌婴、郦商及陈余所派赵军为北路，由围津（今河南滑县东北）渡河南下，攻取梁、鲁地区，然后与中路会攻彭城；刘邦率张良、陈平、周勃、夏侯婴、卢绾、靳歙、司马欣、董翳及五诸侯军为中路，由洛阳东下，直取彭城；将军薛欧、王吸及王陵的部队为南路，出南阳，攻阳夏，然后东下与中路会攻彭城。这一部署的核心思想是夺取楚都彭城，而不是与齐军配合，聚歼项羽主力于城阳一带。正是这一指导方针的作用，给彭城会战和楚汉战争的进程带来了巨大的影响。
当时项羽正在城阳一带同田横作战。他听说汉军大举东下的消息后，仍不放在心上，感到“既击齐，欲遂破之而后击汉”①，于是确定了先齐后汉的方针。按照这一方针，项羽继续亲率主力同田横作战，同时对汉军的进攻作了一般性的防御部署：在西南的阳夏和西部的曲遇（今河南中牟东）派有部分兵力，重镇定陶（今山东定陶西北）由其大将龙且和项它守备，以此分别对抗三路汉军的进攻；首都彭城的兵力不多，似部署在萧（今安徽萧县西北）、砀（今河南永城北）一带。项羽的这一方针和部署，给刘邦夺取彭城造成了极为有利的条件，从而决定彭城会战初期的战局。
在双方上述的部署下，汉军的进展十分顺利。同年四月，北路方面樊哙攻克煮枣（今山东东明南），又击破楚将王武、程处于外黄（今河南兰考东南），尔后转向东北，连克邹（今山东邹县东南）、鲁（今山东曲阜）、瑕丘（今山东兖州北）、薛（今山东滕县南）。曹参、灌婴击败了楚将龙且和项它，攻占重镇定陶，又追击龙且、项它于胡陵（今山东鱼台东南），由郦商攻克之，遂南下与中路会师。同月，南路方面击破阳夏楚军，尔后东下萧、砀与中路会师。同月，中路方面周勃攻破曲遇楚军的防御，刘邦进抵外黄，这时彭越率兵3万来会，汉军声势进一步壮大。接着向萧、砀推进，会合南北二路，一举攻占彭城。
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①《汉书》卷一上《高帝纪》上。
不到一个月时间，汉军完全实现了预定的战略目标，夺取了楚都彭城，取得一次重大胜利。进入彭城后，刘邦以为大功即成，令吕后之兄周吕侯驻军于下邑（今安徽砀山），令樊哙继续在鲁地作战，封彭越为魏相国，令其率兵略定梁地，其余大军都驻在彭城、萧县一带，没有作出进一步对项羽作战的部署。刘邦本人则贪于项羽的“美人货赂，置酒高会”①，得意忘形。但是，刘邦的胜利是表面的，项羽所率楚军主力并未受到损失，而且近在城阳。加之刘邦进入彭城后的忘乎所以，这就必然要引起战局的急转直下。
二、楚军回师反击
项羽虽然确定先齐后汉的方针，并继续恋战于齐地，但听说彭城被刘邦占领后，怒不可遏。他立即改变了原来的方针，令诸将率兵攻齐，自己亲率3万精锐骑兵，南下击汉。项羽一向以骁勇善战闻名，楚军在巨鹿大战中无不以一当十，加之彭城失守，全军上下同仇敌忾，人人欲一决死战，彭城一带又地形平旷，利于骑兵突击，因此，项羽南下回击，造成一所向披靡、不可阻挡之势。汉高祖二年四月，项羽以闪电般的行动，从鲁经胡陵至萧，在鲁地作战的汉军樊哙部丝毫未能迟滞楚军的行动，一触而溃。项羽于拂晓前抵萧，立即向汉军发起攻击。汉军向东退至彭城，楚军跟踪追击，遂同汉军主力大战于彭城之下，由晨至午，仅半天即大破汉军，将汉军压迫于谷水、泗水（在彭城东郊，二水相合处）之滨，汉军被歼及落水而死者十余万人。汉军东退无路，争往彭城西南的山区溃逃。楚军紧迫不舍，将汉军压迫于灵壁（今安徽濉溪西）以东睢水之边。楚军再次猛烈攻击，汉军又被歼十余万人，其中被逼入睢水而溺死者不计其数，“睢水为之不流”②。
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①《汉书》卷一上《高帝纪》上。
②《史记》卷七《项羽本纪》。
这时，刘邦被楚军包围，非常危急，几乎被俘。后因突然刮起西北大风，飞沙扬石，天昏地暗，楚军队形混乱，刘邦乘机率数十骑突围而逃，才得免遭于难。刘邦逃至下邑，得到周吕侯部队的保护，利用周吕侯部队对楚军的迟滞，刘邦才得以逃回荥阳（今河南荥阳东北）。在逃跑中，刘邦的父亲和妻子吕雉都被楚军俘获。其一子一女在途中与刘邦相遇，刘邦为了轻装逃命，多次将其子女推弃车下，幸被夏侯婴保护下来，可见刘邦败逃狼狈之至。
刘邦在彭城惨败后，形势发生了巨大变化。他不仅损失数十万军队，由进攻转为防御，而且已经投降和响应他的诸侯王也纷纷叛汉。殷王司马卬战死；塞王司马欣、翟王董翳重新投降项羽；陈余发现张耳未死，自己受了刘邦的骗，遂与楚约和背汉；魏王豹则借故归国，绝河反汉，与楚和好；田横也放弃了反楚态度，在项羽杀了田假不久，与楚停战结盟；彭越也放弃了所攻下的梁地十余城，率兵北撤，驻军河上（今河南滑县北）。刘邦完全由主动和优势变成了被动和劣势。项羽则相反，一战而扭转了被动局面，收复了全部失地，声威大震。
项羽所以能取得这次反击会战的胜利，主要在于他握有一支强大而精勇的骑兵，以迅雷不及掩耳的神速行动，给汉军以突然猛烈的打击。善于作破釜沉舟的拼死决斗和对敌实施突然猛烈的奇袭，这是项羽战术指挥的两大特色，不论巨鹿决战和彭城会战，都是这样。这次回袭彭城，项羽不是由南而北实施正面攻击，也不是由东而西将汉军击溃，而是由城阳东北经鲁、胡陵至萧，走了一个反“S”形绕至汉军的侧后，然后由西而东猛攻，企图全歼汉军于彭城、谷水、泗水、睢水之间，并基本实现了这一目标。项羽仅以3万骑兵的绝对劣势，居然对数十万汉军实施迂回歼灭作战，这一决心、勇气和战术，都是战争史上所罕见的。正因为项羽高度发挥了骑兵快速突击的优势、部队破釜沉舟的勇敢精神和奇袭战术的特殊效果，所以才取得了彭城反击会战的决定性胜利，给了汉军以毁灭性的打击，弥补了楚汉战争开始以来项羽的许多失误。
刘邦在这次会战中的失败，主要教训有三：一是对战争的本质——“保存自己，消灭敌人”的主要方面即消灭敌军的实力认识不足，把全部着眼点放在攻城夺地上，未能给楚军主力以削弱和打击，这是作战指导方针的错误；二是进占彭城后松懈麻痹，没有针对项羽的反击作出必要的军事部署，没有作战方案和计划，使几十万大军失去了应有的战斗力；三是缺少强大的骑兵，也没有强大的车兵，因而在楚军骑兵的猛烈冲击下迅速崩溃。
三、汉军退守荣阳，楚军追击受阻
彭城会战，给了刘邦以巨大的打击。项羽也从中总结了经验和教训，认识到刘邦是自己的主要敌人，遂同田横约和之后，便把主要攻击矛头指向了刘邦，乘胜向汉军发起追击，企图彻底解决刘邦的问题。但是，项羽的这一战略方向的转变，为时已经过晚。刘邦虽然惨败于彭城，但仍有关中地区为其巩固的根据地，并占有关东部分地区，特别是占有荥阳一带具有重要战略意义的地区，足以同项羽相周旋。因此，刘邦仍然是项羽难以制服的敌人。
汉高祖二年五月，刘邦经下邑、虞县（今河南虞城北）沿路收集败散残兵，退至荥阳。刘邦一到荥阳，萧何立即“发关中老弱未傅悉诣荥阳，复大振”①；韩信也从关中驰赴荥阳，协助刘邦谋划军机。这时，楚军已追击到荥阳之东，不断向汉军进攻。韩信把汉军重新组织起来，击破楚军于“京（今河南荥阳南）、索（今河南荥阳）之间，以故楚兵卒不能西”②，从而稳定了战局，使楚汉双方陷于僵持局面。这是韩信自袭取三秦以来，第二次对刘邦的巨大贡献。袭取三秦，给刘邦奠立了进行战争的巩固基础；破楚军于京、索之间，使刘邦在败逃之中得到立足之地和喘息之机，为尔后重整旗鼓赢得了必要的条件。
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①《史记》卷七《项羽本纪》。
②《史记》卷九十二《淮阴侯列传》。
接着，刘邦、韩信派曹参、灌婴、靳歙等将领率兵去平定梁地一些叛汉降楚的将领，平定了雍丘（今河南杞县）、外黄、燕县（今河南长垣西北）、衍氏（今河南郑州市北）、武强（今河南郑州市东北）、菑南（今河南民权东）、昆阳（今河南叶县）、叶县（今河南叶县西南）等地王武、程处、柱天候、邢说等人的叛变。这样，汉军的战线进一步稳定，以荥阳为中心，北起大河南至南阳一带以及荥阳以东部分地区，与楚军形成对峙。楚军自彭城乘胜东下，收复大片失地，但在京、索一带受挫后，进攻的锋芒锐减，转而调整内部，巩固后方，筹集兵力，准备发起新的大规模进攻。
彭城之战虽然楚胜汉败，但综观楚汉战争开始以来双方的得失，刘邦之得大于失，而项羽之失大于得。刘邦虽然在彭城惨败，损失严重，功败垂成，但他夺得了关中及关东部分极为重要的战略地区，人力、物力和领土都成倍地扩张，处于进可攻、退可守的有利地位，完全摆脱了在鸿门宴前后有可能随时被项羽消灭的危险境地。项羽虽然取得彭城会战的巨大胜利，但他的所得仅仅是收复了自己失去的西楚领土，失去的则是关中和关东部分地区的大量与国；北方出现齐、赵等独立的割据势力；其最重要的盟友九江王英布已离心离德，居然在刘邦进占彭城时未能助项羽一臂之力；加上长期以来项羽缺少对汉作战的思想准备，兵力明显不足，彭城大捷后无力发展成全局性的胜利，不能越荥阳而西，更不能把战争引向关中和巴蜀。因此，项羽的战略优势，已较战争开始前大大减弱。
