成皋之战于荣阳。刘邦于危急之际，始行缓兵计，遣使求和，愿割荥阳以东予楚;继施反间计，使项羽猜忌主要谋士范增，致范增愤然辞去。五月，用将军纪信计，令周苛等坚守城池，以纪信作替身，出东门诈降，自与陈平等趁乱由西门逃离荣阳，经成皋入关。项羽烧死纪信，指挥楚军紧围荣阳，夺占成皋。刘邦在关中征得新兵，本欲东进，被辕生谏阻，乃依其言引兵经武关(今陕西商南南)出宛(今河南南阳)、叶(今叶县南)，以吸引楚军，减轻荣阳一线汉军压力。项羽率主力南下，汉军坚壁不战。其时，彭越军渡睢水，在下邳(今江苏邳州南)击杀楚将薛公。项羽留终公守成皋，自领兵东征彭越。刘邦乘机北上，击败终公，收复成皋。 六月，项羽击败彭越，复以凌厉攻势拔荥阳，烹周苛，进围成皋。刘邦仓促逃出成皋北门，渡河水北去。楚军欲乘势西进，被汉军阻于巩县(今河南巩义西南)一带。八月，刘邦率原属韩信指挥的汉军临河水北岸，欲与项羽交锋，复纳郑忠之言，深沟高垒，坚壁不战。同时，命韩信在赵地组建新军击齐;遣卢绾、刘贾率兵2万渡白马津(今滑县东)，深入楚地，协助彭越扰楚后方。九月，项羽闻彭越等攻下睢阳(今商丘南)、外黄(今兰考东南)等17城，大惊，复领兵东归。临行，留大司马曹咎守成皋，嘱其谨慎勿战。刘邦欲舍弃成皋以东地区，专力屯守巩县、洛阳。郦食其极力谏阻，劝刘邦乘楚军无暇西顾之机收复荥阳，占据敖仓，攻夺成皋，控制用兵要地，相机破敌。又自荐游说田广，使其附汉。刘邦从其计。四年十月，连续数日遣士兵辱骂曹咎，激其出战。曹咎领兵出城，渡汜水，欲与汉军交锋。刘邦趁其半渡，挥军猛攻，大破楚军，再次收复成皋。曹咎及司马欣、董翳皆自杀。刘邦遂率汉军驻于广武(今荣阳北)，取食于敖仓，并围楚将钟离昧于荣阳。项羽迅速攻下梁地十余城，得知成皋再度易手，急率主力西进，解荣阳之围，然后屯军广武，与汉相持。十一月，闻楚齐联军覆灭于潍水，乃使说客至齐，游说韩信反汉联楚，三分天下，遭拒绝。八月，项羽得知隶属于韩信的灌婴率部南下，驰骋于彭城附近，虑及己方少食寡助，士卒饥疲，乃与汉盟约：以鸿沟为界，中分天下，东属楚，西属汉。九月，项羽将彭城之战中掳获的刘邦妻、父送还，引兵东归。
