長沙王吳芮共同上書劉邦，請他即位稱帝。劉邦開始假意推辭，韓信他們說：“大王雖然出身貧寒，但能率領眾人掃滅暴秦，誅殺不義，安定天下，功勞超過諸王，您稱帝是眾望所歸。”劉邦順水推舟地說：“既然你們大家都這樣看，覺得有利於天下吏民，那就按你們說的辦吧。”公元前202年2月28日（按西漢前期以十月為歲首，同年二月在十月之後），劉邦在山東定陶汜水之陽舉行登基大典，定國號為漢。劉邦即皇帝位後，初都洛陽，一個月後遷櫟陽，不久正式定都長安，開基肇始，史稱西漢。
劉邦晚年寵愛戚姬及其子趙王如意，疏遠呂后，幾次想廢黜呂后所生的太子劉盈（惠帝）而立劉如意。但因大臣反對，只好作罷。為了皇權的鞏固，劉邦費盡心機。本來他年齡就大，在平定英布叛亂時又中了箭傷，到了長安病情加重。呂后找來名醫，劉邦問他病情，醫生說能治，劉邦一聽口氣，就知道不會好了，