四年（戊戌，公元前203年）
冬季，十月，韩信打败了齐国的历下守军，随后直打到齐国的都城临淄。齐王田广认为郦食其出卖了自己，就煮杀了他。然后领兵向东逃往高密，派使者到楚国去请求救援。田横这时逃奔博阳，守相田光逃奔城阳，将军田既驻扎在胶东。
楚国大司马曹咎驻守成皋，汉军屡次挑战，楚军只是坚守不出。汉军于是派人到阵前百般辱骂曹咎，一连几天，激得曹咎暴怒，即领兵横渡汜水。楚国的士兵刚渡过一半，汉军就对它发起攻击，大败楚军，缴获了楚国的全部金银玉器和财物。曹咎和长史司马欣都在汜水之畔自杀身亡。汉王随即领兵渡过黄河，再次收复成皋，驻扎到广武，取用敖仓的粮食作军粮。
项羽攻下了梁地十多个城邑后，听说成皋又被攻破，就率军返回。这时汉军正在荥阳东面围攻钟离昧，听说项羽大军到了，就全部撤往险要的地方。项羽也在广武驻扎下来，与汉军对峙。这样过了几个月，楚军粮食短缺。项羽很是担忧，便架设肉案，把刘邦的父亲放到上面，通告汉王说：“今日你如不赶快投降，我就煮杀了太公！”汉王道：“我曾与你一起面向北作为臣子接受楚怀王的命令，盟誓结为兄弟，因此我的父亲就犹如你的父亲。倘若你一定要煮杀你的父亲，那么望你也分给我一杯肉羹！”项羽怒不可遏，想要杀掉太公。项伯说：“天下的事情不可预料。况且有志争夺天下的人是不顾及自己家人的，即使杀了太公也没什么好处，不过徒增祸患罢了！”项羽依从了他的话。
项羽对汉王说：“天下沸沸扬扬地闹腾了好几年了，只是由于我们两个人相持不下的缘故。现在我愿意向你挑战，一决雌雄，不要再让天下的老百姓白白地忍受煎熬了！”汉王笑着推辞道：“我宁肯斗智，不肯斗力。”项羽便连着三次命楚军壮士出阵挑战，但次次都被汉营中善于骑射的楼烦射杀了。项羽因此勃然大怒，就亲自披甲持戟上阵挑战。楼烦又想要射项羽，项羽这时愤怒地瞪着大眼厉声喝斥，使楼烦双眼不敢直视项羽的目光，双手不敢张弓发箭，随即奔回营垒，不敢再露面了。汉王派人悄悄地探听那挑战者是谁，才知道竟是项羽本人，汉王为此大吃一惊。
这时项羽便靠近汉王，相互隔着广武涧对话。项羽想要单独向汉王挑战。汉王历数项羽的罪状说：“你项羽违背先约，封我到蜀、汉为王，这是第一条罪状；假托怀王的命令，杀害卿子冠军宋义，是第二条罪状；救赵之后不回报怀王，竟擅自胁迫诸侯军入关，是第三条罪状；焚烧秦朝宫室，掘毁秦始皇陵墓，盗取财物据为私有，是第四条罪状；诛杀已经归降的秦王子婴，是第五条罪状；采用欺诈手段，在新安活埋了已经归顺的二十万秦兵，是第六条罪状；把好的地方封给各将领，却迁徙放逐原来的诸侯王，是第七条罪状；将义帝逐出彭城，自己在那里建都，侵夺韩王的封地，并在梁、楚之地称王称霸，竭力扩充自己的地盘，是第八条罪状；派人到江南暗杀了义帝，是第九条罪状；执政不公平，主持盟约不守信义，为天下所不容，实属大逆不道，是第十条罪状。如今我率领正义的军队随各诸侯一起征讨你这残虐的贼子，只须让那些受过刑罚的罪犯来攻打你就行了，又何苦要与你单独挑战呢！”项羽闻言大怒，用暗伏的弩箭射中了汉王。汉王胸部负伤，却摸着脚说：“这贼子射中我的脚趾了！”汉王因受创伤而卧床休息，张良却坚持请他起身去军中抚慰将士，以安定军心，不要让楚军乘势取胜。汉王于是出去巡视军营，但终因伤势加重，而赶赴成皋养伤。
韩信已经平定了临淄，即向东追赶齐王田广。项羽派龙且领兵，号称二十万大军，前来援救齐国，在高密与齐王的军队会师。
宾客中有人劝龙且说：“汉军远离本土，拼死战斗，它的锋芒锐不可当。而齐、楚两军在自己的家门口作战，士兵容易逃散。因此不如修筑深沟高垒固守，让齐王派遣他的心腹大臣去招抚已经丢失的城邑。已丧汉军之手的城邑听说自己的君王还健在，楚军前来救援时，必定都会反叛汉军。汉军客居在远离本土二千里的齐地，如果齐国的城邑全起来反叛它，汉军势必无处取得粮草，这样即可以不战就使他们投降了。”龙且说：“我一向了解韩信的为人，容易对付得很！他曾依赖漂洗丝绵的老太太分给他饭吃，毫无自己养活自己的办法；还曾蒙受从人胯下爬过去的耻辱，毫无胜过他人的勇气。这样的人实在不值得害怕。况且现在援救齐国，不打一仗便使汉军主动投降，我还有什么功劳可谈啊！如今与他交锋而战胜了他，半个齐国就可以归我了。”
十一月，齐、楚两国军队隔潍水摆开阵势。韩信命人连夜赶做了一万多个袋子，装满沙土，投堵潍水的上游，然后率领一半部队渡河去袭击龙且，随即假装战败，往回奔逃。龙且果然高兴地说：“我本来就知道韩信胆小如鼠嘛！”于是渡潍水追击韩信。韩信即派人挖开堵塞在潍水上游的沙袋，大水立刻奔泻而下，龙且的军队因此大部分没能渡过河去。韩信迅速组织反击，杀了龙且，阻留在潍水东岸的楚军四散奔逃，齐王田广也逃走了。韩信随即追逐败兵到了城阳，俘获了田广。汉军将领灌婴这时追击捉住了齐国守相田光，进军到博阳。田横听说齐王田广已死，就自立为齐王，回头迎击灌婴的队伍，灌婴在嬴崐城下打败了田横的军队。田横逃往梁地，归顺了彭越。灌婴接着又进军到千乘攻打齐将田吸，曹参则在胶东进攻田既，将田吸、田既都杀掉了，全部平定了齐地。
汉王刘邦立张耳为赵王。
汉王箭伤痊愈后，西入函谷关。抵达栎阳时，斩杀过去的塞王司马欣，在栎阳街市中悬首示众。逗留栎阳四天后，汉王重返汉军，驻扎在广武。
韩信派人向汉王上书说：“齐国伪诈多变，是个反复无常的国家，且它的南边又临近楚国。请让我暂时代理齐王去镇抚齐国。”汉王打开书信一看，即大发雷霆，骂道：“我被困在这里，朝思暮想地盼你来协助我，你却想要自立为王！”张良、陈平连忙暗踩汉王的脚，接着就凑到他的耳边低声说：“汉军目前正处在不利的形势中，哪能禁止韩信擅自称王啊！倒不如就趁势立他为王，好好地对待他，让他自行镇守齐国。不然的话，就可能会发生兵变。”汉王这时也醒悟过来，乘机又改口骂道：“大丈夫平定了诸侯国，要做就做正式的君王，何必要当个代理国王呢！”春季，二月，汉王即派张良带着印信去封韩信为齐王，并征调他的部队去攻打楚军。
项羽获悉龙且已死，非常害怕，立刻派遣盱台人武涉去游说齐王韩信说：“天下人同受秦朝暴政的苦累已经很久了，因此同心协力攻打秦朝。秦王朝灭亡后，诸侯军将领按照功劳的大小，划分土地，分封为王，使士兵得到休整。而今汉王重又兴兵东进，侵犯人家的王位，掠夺人家的封地，已经攻陷了三秦，还要再领兵出函谷关，收集诸侯的军队向东去攻打楚国，他的心意是不吞并天下誓不罢休，贪得无厌竟到了如此过分的地步！况且汉王是靠不住的，他好几次身落项王的掌握之中，项王因可怜他而留给他活路，但是他一脱身就背弃盟约，重新攻打项王，不可亲近信赖竟也到了这步田地。现在您虽然自以为与汉王交情深厚，替他竭尽全力地用兵打仗，但是最终还是要被他拿下的。您之所以能苟延至今，就是由于项王还存在的缘故啊。目前楚、汉二王成败之事，关键就在您了。您向西依附汉王，汉王即获胜；向东投靠项王，项王即成功。倘若项王今日遭覆灭，那么接着就轮到灭您了。您和项王曾经有过交情，为什么不反叛汉国来与楚国联合，三家瓜分天下各立为王呢？！现在放过这个良机，自下决心投靠汉王来进攻楚国，作为智者难道原本就是这个样子的吗？”韩信辞谢道：“我事奉项王的时候，官职不过是个郎中，地位不过是个持戟的卫士；所说的话项王不听，所献的计策项王不用，为此我才背叛楚国归顺汉国。而汉王则授给我上将军的官印，拨给我几万人马，脱下他的衣服让我穿，推过他的食物让我吃，并且对我言听计从，所以我才能达到今天这个地位。人家如此亲近、信任我，我背叛人家是不吉利的。我即使死了也不会改变跟定汉崐王的主意！望您替我向项王致歉。”
武涉走了后，蒯彻知道天下胜负大势就取决于韩信，便用看相人的说法劝韩信道：“我相您的面，不过是封个侯，而且又危险不安全；相您的背，却是高贵得无法言表。”韩信说：“这是什么意思呀？”蒯彻道：“天下开始兴兵抗秦的时候，所担忧的只是能否灭亡秦朝罢了。而如今楚、汉纷争，连年战火，使天下的百姓肝胆涂地横遭惨死，父子老少的尸骨暴露在荒郊野外，数也数不清。楚国人从彭城起兵，辗转作战，追逃逐败，乘着胜利势如卷席，威震天下。然而兵困京县、索城一带，被阻在成皋西面的山地中无法前进，于今已经三年了。汉王率十万大军，在巩县、洛阳一带抵御楚军，凭借山河地形的险要，一天之内打几次仗，却无法取得一点点功绩，而是受挫败逃，难以自救。这即叫作智者勇者都已困窘不堪了。百姓被折腾得精疲力尽，怨声载道，民心无所归倚。据我所料，这种形势如果没有天下各国的圣贤出面，天下的祸乱就必定无法平息。目前楚、汉二王的命运就牵系在您的手中，您为汉王效力，汉国就会获胜；您为楚王助威，楚国就会取胜。若您真肯听从我的计策，那就不如让楚、汉都不受损害，并存下去，您与他们三分天下，鼎足而立。这种形势一构成，便没有谁敢先行举手投足了。再凭着您的圣德贤才和拥兵众多，占据强大的齐国，迫令赵、燕两国顺从，出击刘、项兵力薄弱的地区以牵制住他们的后方，顺应百姓的意愿，向西去制止楚、汉纷争，为百姓请求解除疾苦、保全生命。这样，天下的人即会闻风响应您，哪还有谁胆敢不听从号令！然后您就分割大国，削弱强国以封立诸侯。诸侯已被扶立起来，天下的人便将顺从，并把功德归给齐国。您随即盘据齐国原有的领地，控制住胶河、泗水流域，同时恭敬谦逊地对待各诸侯国，天下的各国君王就会相继前来朝拜齐国表示归顺了。我听说‘上天的赐与如不接受，反而会受到上天的惩罚；时机到来如不行动，反而会遭受贻误良机的灾祸’。因此，望您能对这件事仔细斟酌！”韩信说：“汉王对我非常优待，我怎么能因贪图私利而忘恩负义啊！”蒯彻道：“当初常山王张耳和成安君陈馀还是平民百姓的时候，彼此就结成了生死之交。待后来为张、陈泽的事发生争执构怨颇深时，常山王终于在水南面杀掉了成崐安君，使成安君落了个头脚分家的结局。这二人相互交往时，感情是天下最深厚的，但最终却彼此捕杀对方，这是为什么呢？是由于祸患从无止境的欲望中产生，而这欲望使得人心难以预料啊。现在您想要凭忠诚和信义与汉王交往，但你们两人的友好关系肯定不会比常山王、成安君二人的友情牢固，而且你们之间所涉及的事情又多比张、陈泽类的事件大，故此我认为您坚信汉王绝不会危害您，也是大错特错的了！大夫文种保住了濒临灭亡的越国，使勾践称霸于诸侯国，但他自己功成名就却身遭杀害，犹如野兽捕尽，猎狗即被煮杀一样。从结交朋友的角度说，您与汉王的交情不如张耳和陈馀的交情深；从忠诚信义的角度说，您对汉王的忠信又比不过文种对勾践的忠信。这两点已经足够供您观察反思的了，望您能深深地考虑。况且我听说，‘勇敢和谋略过人，令君主为之震动的人，自身即遇危险；功勋卓著，雄冠天下的人，即无法给与封赏’。如今您拥有震撼君主的威势，挟持无法封赏的伟绩，归依楚国，楚国人不会信任您；归附汉国，汉国人将因您而震惊恐惧。那么您带着这样的威势和功绩，想要到哪里去安身呢？”韩信推辞道：“您先别说了，我将考虑一下这件事。”过了几天，蒯彻又劝韩信说：“善于听取意见，就能够预见到事物发生的征兆；善于谋划思索，就能够把握住事情成败的关键。不善于听取意见、思考问题而能长久地维持安全的人，天下少有！所以为人明智坚定，决择事情就会果断；为人犹疑多虑，处理事情时就会招来危害。一味在极其微小的枝节末梢问题上精打细算，遗漏掉那些关系国家生死存亡的大事，智慧足以预知事情应该如何去做，作出了决定却又不敢去执行，就会为一切事情埋下祸根。功业难得成功而容易失败，时机难以把握却容易贻误。时机啊时机，失去了就不会再回来！”但是韩信仍然犹豫不决，不忍心背叛汉王；且又自认为功劳多，汉王终究不会夺走自己手中的齐国，于是就谢绝了蒯彻。蒯彻随即离去，假装疯狂做了巫师。
秋季，七月，汉王立黥布为淮南王。八月，北方的貉族人和燕人派勇猛的骑兵前来协助汉军。汉王下令：凡军士在战争中不幸死亡的，官吏要为他们用衣被棺木殓尸，并转送回死者家中。此令一施行，四面八方的人都心甘情愿地来归附汉王了。
这一年，汉王任命中尉周昌为御史大夫。周昌是周苛的堂弟。
项羽自己明白楚军颇为缺乏援助力量，而且军粮已经全部吃完，韩信又在进兵攻打楚军，为此十分忧虑。汉王这时派侯公前来劝说项羽，请求接汉王的父亲太公回去。项羽于是就同汉王定下条约：二人平分天下，以战国时魏惠王所开的名为“鸿沟”的运河为界，鸿沟以西划归汉王，鸿沟以东划归楚王。九月，楚军将太公、汉王王后吕雉送归汉王，项羽随即领兵解阵而东行归去。汉王于是也想西行回国，张良、陈平便劝他道：“汉国已经得到了大半个天下，诸侯又都来归附，楚军却兵疲粮尽，这正是上天让我们灭亡楚国的大好时机啊。如今放走楚军而不去追击，这即叫作‘饲养猛虎给自己留下后患’呀。”汉王接受了他们的意见。
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