郦食其到达齐国，软硬兼施，终于说服齐王田广。那时候，田广听说韩信领兵攻齐，早已派齐将华无伤、田解屯兵历下（今山东济南市），以阻止汉军东征。他为了保全齐国，便接受郦食其劝降，下令撤去历下一切守备，终日与郦食其饮酒作乐，却不知韩信正进兵平原（今山东平原西南）。
韩信在小修武被夺兵权之后，又奉命招集数万赵兵，开始东伐齐国。
他还没有渡过平原津，得知田广已经归附汉王，就准备停止进军。然而，在范阳说客蒯通的怂恿下，他又渡河继续东进。
公元前203年10月，韩信率军袭击历下，大破齐国守军，直逼齐都临淄。田广大惊失色，以为郦食其出卖自己，下令将他烹杀。接着，田广率兵逃到高密（今山东高密西南），并派使者向项羽讨救兵。其他齐国官员，也纷纷逃亡。
韩信攻取临淄，立即乘胜前进，追击田广于高密。项羽听说韩信举兵破齐，而且将南下攻楚，便派龙且、周兰率20万楚军，赶赴齐国救援，与田广会合于高密。当时有人劝说龙且，汉军远斗穷战，其锋不可当，不如深壁不战，断绝汉军给养，迫使它不战而降。龙且狂妄轻敌，企图占领齐地，竟然充耳不闻。
不久，齐楚联军与汉军在潍水两岸摆开了战阵。一天夜里，汉军准备好1万多条口袋，装满沙子，在潍水上游投囊堵水，使下游河水变浅。接着，韩信引兵渡水，龙且率军迎战。当汉军半渡潍水时，韩信佯装战败，命令全军向后撤退。龙且一看，喜出望外，立即举兵尾追。这时，韩信下令掘开上游沙袋，汹涌的河水猛烈袭来，使大半的楚军无法渡水。于是，韩信急令出击，将楚军打得落花流水，龙且兵败被杀。在潍水东岸的楚军，见势不妙，也纷纷逃散。
田广闻讯出逃，韩信追至城阳（今山东莒县一带），将他活捉。与此同时，汉将灌婴俘虏齐将田光，占领了博阳（今山东泰安东南）；又大败齐将田横于赢县（今山东莱芜西北），田横被迫逃归彭越。接着，灌婴又击杀齐将田吸于千乘（今山东高青东北），曹参击杀齐将田既于胶东（今山东莱西西南）。至此，汉军占领全部齐国。
韩信平定齐国后，派人带信去广武，请求刘邦立他为“假王”（代理齐王）。韩信认为，齐国伪诈多变，一向反复无常，南边又与楚相连，请立假王镇守，以稳定这一地区的局势。刘邦为此大怒。但当时楚、汉相持，前途未卜。为了避免发生变故，刘邦派张良带着印绶去齐国，立韩信为齐王，同时征调韩信的队伍攻打项羽。
韩信迅速平定齐国，歼灭龙且20万援军，完成了在战略上对项羽的钳形包围，改变了楚汉长期以来在军事上势均力敌的态势。难怪项羽听说龙 且兵败战死，不禁大为惊恐。韩信对于改变楚、汉均势起了决定性的作用，成了举足轻重的人物。为了挽回败局，争取韩信，项羽派武涉前往齐国，劝韩信背汉归楚。
武涉到达齐国，一面离间韩信与刘邦的关系，一面力劝韩信归楚。他说当今楚汉相争，韩信的地位举足轻重，“右投则汉王胜，左投则项王胜”（《史记·淮阴侯列传》）。他劝韩信与项羽议和，可以三分天下，成一方之主。但韩信不肯背汉，表示对刘邦“虽死不易”（同上）。
武涉走后，又来蒯通。蒯通认为韩信所处地位特殊，助汉则汉胜，佐楚则楚胜，楚汉胜败取决于韩信。他劝韩信另立门户，“三分天下，鼎足而居”（《史记·淮阴侯列传》）。韩信表示：他对刘邦，不能向利而背义。总之，韩信在楚汉决战前夕，几经说客离间而不背汉，打破了楚汉均势而有利于刘邦，终于促成刘邦夺取楚、汉战争胜利的果实。
当时，韩信据有魏、赵、齐，并进兵击楚，从北翼给予项羽巨大压力；被刘邦立为淮南王的英布，则从南翼威胁楚军，成为项羽的劲敌；彭越继续游击于梁地，断绝楚军的粮草，又使项羽的后方受到骚扰；而刘邦前据荥阳、成皋、敖仓一线险阻，后有富庶的关中，兵源和粮草充足，荥阳以西被刘邦牢牢控制。形势发展正如当年张良所说的，韩信、彭越、英布可以破楚，如今果然使项羽处于孤立无援、西进无望、后退无路的境地。
在这种情况下，项羽被迫议和。公元前203年8月，楚汉双方约定：以鸿沟（在今河南荥阳东南）为界，中分天下，鸿沟以西归汉，以东属楚。
项羽释放太公、吕雉之后，撤兵东归。在这关键时刻，张良、陈平提出乘胜追击、消灭项羽的建议。楚汉的大决战，终于开始了。
名家回眸
李白的《梁甫吟》里有：“君不见高阳酒徒起草中，长揖山东隆准公！入门不拜骋雄辩，两女辍洗来趋风。东下齐城七十二，指挥楚汉如旋蓬。狂客落魄尚如此，何况壮士当群雄！”这里的高阳酒徒，就是郦食其。指挥楚汉如旋蓬，那是何等的潇洒。旋蓬一词意指随风旋转的蓬草，表示轻而易举。不过我们完全可以想象成郦食其戴个斗篷，指挥各个方向，忙得团团转，却一点都不慌乱，就如同李敖说演讲得左右顾及，因此转来转去像个电风扇，郦食其转得旋起来了。毛泽东读到这一段的时候，给李白的诗加了四句：“不料韩信不听话，十万大军下历城，齐王火冒三千丈，抓了酒徒付鼎烹。”这四句讲的是郦食其是怎么死的，而李白的诗则是讲郦食其是怎么狂的。
垓下会战：项羽政权的灭亡
公元前202年10月，刘邦率汉军东进，追至阳夏（今河南太康）南，暂时驻扎下来。他命令韩信、彭越率军到固陵（今河南太康南）会师，共同追击项羽。但是，当刘邦进兵至固陵时，却不见韩信、彭越的一兵一卒。项羽见刘邦孤军深入，当即挥师回击，大败汉军于固陵。汉军失利，只好暂时撤退，坚壁自守。诸侯不听调遣，刘邦无可奈何，向张良讨对策。
张良认为，楚军眼看将要败亡，而韩信、彭越还没有封地。他们按兵不动并不奇怪，如果能跟他们共分天下，他们就会立即率兵会合。
根据张良的建议，刘邦同意将陈县（今河南淮阳）以东到海的地区划归韩信，将睢阳（今河南商丘）以北至谷城（今山东平阴西南）的地区划归彭越，使他们各自为自己的利益而战。韩信和彭越得到预许封地之后，立即率军南下与刘邦会合。
不久，汉将刘贾南渡淮水，包围了寿春（今安徽寿县），又派人诱降楚将周殷。周殷果然背楚归汉，并且率领九江兵，迎接正在九江作战的英布，然后与刘贾军会合。这样，项羽南逃的去路，就被汉军切断了。
项羽在固陵大破刘邦之后，即向东南撤至垓下（今安徽灵璧东南），刘邦紧追不舍。各路诸侯兵，如韩信、彭越、英布、刘贾、周殷等，也都来垓下会师。楚汉两军在力量对比上，汉军明显占绝对优势。汉军以韩信为主力，亲自率30万大军，担任正面主攻的任务。韩信的部将孔藂（一作孔熙）为左翼，另一部将陈贺为右翼，他们配合主力军作战，兵力大约20万。当时刘邦为中军，指挥并接应前线；周勃和柴武居后，作为汉军的后卫。加上这两部分的兵力，汉军至少有五六十万兵力，而项羽仅有10万之众对阵，双方力量对比相当悬殊。但是战幕拉开之后，韩信首战不利，孔藂和陈贺立即从左右两翼纵兵袭击楚军。项羽经不住两面突击，受挫失利，韩信乘势给予一击，最后项羽大败而逃。于是，汉军及诸侯军以重兵将项羽层层包围。
一天夜里，从四面传来一阵阵楚歌，项羽大惊，眼看大势已去，便带着800余骑突围南走。天刚亮，汉军发现项羽连夜南逃，派灌婴率5000骑兵追击。项羽渡过淮水时，只剩下100余骑，又继续退至阴陵（今安徽淮南市东），项羽因迷路而陷入一片沼泽地，终于被汉军追上。于是，项羽引兵东向，到东城（今安徽定远东南）时，只剩下28骑，汉军追兵有数千人之多。项羽自知无法逃脱，便将仅有的28骑分为四队，作最后拼杀，向 四面突围。他率先冲向汉军，斩杀汉军数百人。
最后，项羽退至乌江（在今安徽和县东北）边，准备渡江。乌江亭长告诉他，如今只有一条船，汉军无船可渡，催他赶快上船。项羽因当年率江东8000子弟西击秦军，至今没有一人生还，不肯渡江。他把乌骓马赏给亭长，与汉军展开肉搏战，又相继杀死数百人。最后，他身负重伤，自刎身死。这位驰骋沙场，叱咤风云，曾为灭秦建立卓着战功的西楚霸王，就这样结束了他的悲剧性的一生！
名家回眸
楚汉议和结束，刘邦以为大功告成，准备班师西归。张良和陈平认为：如今汉有大半个天下，诸侯无不归附，而楚兵疲、食尽，这是灭楚的好时机。现在放下不打，将留下无穷的后患。他们建议乘胜追击，不给项羽喘息的机会，刘邦采纳了他们的意见。