漢二年（前205年）八月，魏王豹踞河東（郡治安邑，今山西夏縣西北禹王城）反漢歸楚，威脅漢軍側翼。劉邦先派酈食其遊說未成，即命韓信率軍進攻。九月，韓信突襲安邑，生擒魏豹，滅魏國。安邑之戰，漢魏兩軍使用的兵力不大，是個規模比較小的戰役，但是對當時戰局則起了極大影響。漢軍憑著佔領魏屬的河東、太原等郡，可以經略趙代，進攻燕齊，形成從北面包圍楚國的優越戰略態勢。漢軍統帥韓信於安邑之戰中，採用了與對三秦作戰“明修棧道，暗渡陳倉”同樣的詭詐手段，又一次成功地獲得了全戰役的徹底勝利。韓信用一部兵力陽渡臨晉，主力暗渡夏陽的手法，引誘輕舉妄動的魏豹，把主力調集到蒲坂以西地區，造成了魏王豹的錯覺，巧妙地掩護了自己渡河的真實意圖，使數萬大軍順利渡河成功。漢軍渡河急進，奇襲安邑要地，一戰全殲敵人，突出地展示了韓信軍事指揮的卓越才能。漢二年九月（前205年），魏王豹率軍迎擊，但遭到大敗，魏王被俘虜，劉邦令其為將助守滎陽。
安邑之戰後，劉邦繼而採納韓信“北舉燕、趙，東擊齊，南絕楚少糧道，西與大王會於滎陽”的建議，給韓信增兵3萬，開闢北方戰場，以消滅楚的羽翼，實現對楚的戰略包圍。
同年閏九月，韓信首先破代國，生擒相國夏說。代亡。漢三年（前205年，漢初承秦制，十月為歲首）十月，韓信、張耳率領漢軍越過太行山，與楚的羽翼趙國戰於井陘口（今河北井陘東南），韓信一反常規，背水設陣，大敗20萬趙軍，斬殺趙軍主帥成安君陳餘，生擒趙王歇。一舉滅亡趙國。隨之採納趙國降將李左車建議。乘勢不戰而迫降燕王臧荼，平定燕國。井陘之戰的結局，對楚漢戰爭的整個程序具有重大的意義。漢軍的勝利，使得其在戰略全域性上漸獲優勢。即消滅了北方戰場上強勁的敵手。為下一步“不戰而屈人之兵”、兵不血刃平定燕地創造了聲勢和前提。併為東進擊齊鋪平了道路，從而造就了孤立項羽的有利態勢。這雖然是一次戰役規模的戰爭，但卻有著戰略性質的地位。與此同時。劉邦亦親攻趙。漢將靳歙兵出河內，擊趙將賁郝於朝歌，破之。又隨劉邦進擊安陽以東，下七縣；別將攻趙軍，虜兩司馬，得趙軍二千四百餘人。接著劉邦對趙之邯鄲發起進攻，破趙軍，攻下邯鄲。漢將靳歙破趙軍於平陽，攻下鄴。這樣趙國悉平。楚數使奇兵渡河擊趙，張耳、韓信往來救趙，因行定趙城邑，發兵詣漢。漢王立張耳為趙王，拜韓信為相國。三年六月，劉邦再敗滎陽，入趙，收韓信軍，令韓信收趙兵未發者準備擊齊。韓信滅趙後，陳兵燕境，燕王臧荼迫於漢軍兵威，加入漢方對楚作戰。
漢二年（前205年）四月，漢軍於彭城戰敗後，劉邦為擺脫被動局面，爭取張良“聯絡英布，重用韓信、彭越”的方針，派隨何遊說九江王英布，以達到分散並牽制了楚軍的目的，減輕劉邦正面戰場的壓力。漢三年（前205年）十一月，劉邦在正面對楚作戰的同時，遣謀士隨何遊說九江王英布叛楚歸漢。英布據有九江（郡治壽春，今安徽壽縣）、廬江（郡治舒縣，今安徽廬江西南）二郡，具有相當實力。英布歸漢，項羽側翼危急，忙遣龍且進攻九江軍。英布戰不力，九江國悉為楚有，且家屬亦盡為項聲所殺。英布從隱蔽小道逃歸漢國。英布逃漢後，見劉邦，劉邦接見時非常無禮，以致英布十分後悔為漢，幾欲自殺。但至劉邦為其安排的住處後，見與漢王宮室規格一樣，十分高興。之後漢王益兵英布，令其行收九江。
漢二年（前205年）四月，漢軍於彭城戰敗後向西潰退，彭越把他攻佔的城池又都丟掉，獨自帶領他的軍隊向北駐守在黃河沿岸。漢三年（前204年），彭越經常往來出沒替漢王遊動出兵，攻擊楚軍，在梁地斷絕他們的後援糧草。漢三年九月，劉邦採用郎中鄭忠之策，派將軍劉賈、盧綰將卒二萬人、騎數百，由渡白馬津，進入楚地佐助彭越。漢軍與彭越聯軍燒掉楚軍積聚的糧草，楚軍乏食。楚軍回擊劉賈，劉賈堅守不出不與楚軍交戰，與彭越互相呼應。漢四年（前203年）冬，楚軍和漢軍在滎陽相持，彭越攻下睢陽、外黃等十七座城邑。項羽知悉後，就派曹咎駐守成皋，親自向東收復了彭越攻克的城邑，又都歸復楚國所有。彭越於是率軍北上谷城。漢五年（前202年）秋，楚軍向南撤退到夏陽，彭越又攻克昌邑等二十多個城邑，繳獲穀物十多萬斛，用作漢王的軍糧。
韓信自立為齊王，並拒絕項羽的拉攏，自己坐鎮齊地，命灌嬰直接擊楚。灌嬰率漢軍首先進攻楚的魯地，大破楚將薛公杲於魯北。南下再破薛郡長，攻博陽，進軍至下相，