公元前206年(汉元年)八月至公元前202年(汉五年)十二月，西楚霸王项羽与汉王刘邦争夺政权而进行了一场大规模的战争，史称楚汉争霸。
楚汉战争占地之辽阔，规模之巨大，用兵韬略之丰富，前所未有，也因此在中国古代战争史上占有重要地位。此外，楚汉争霸最终以西汉王朝的大一统为结束，在整个中国历史发展的进程中具有积极的历史意义。
刘邦统一天下后，以“汉”为号立国，建立了统一的西汉王朝，并为后来的“文景之治”奠定了基础。后来，又经汉武帝一朝，最终达到了西汉的巅峰。楚汉战争造就了统一的西汉王朝，后历王莽短暂篡国又进入了东汉时期，从而形成了中国历史上长达400余年的长期统一局面，促进了汉民族的形成和经济的发展。
这一场历时4年的大战，大致又可分为8个历史阶段。
第一阶段，天下群雄并起反秦。
公元前209年(秦二世元年)七月，陈胜、吴广在大泽乡起义，天下群雄并起反秦。在此期间，武臣重建赵国、韩广重建燕国，楚国贵族项梁、项羽杀死会稽郡守殷通，率领八千江东子弟兵加入起义，北上渡江作战。不久，吴广因内哄被杀；陈胜也兵败荥阳，被叛变的车夫斩首。
项梁鉴于自己仅有8000精兵，实力单薄不足以与强大的秦军抗衡。于是项梁在一开始非常注意联合一切反秦力量，共同抗击暴秦。
陈婴、英布、蒲将军等人先后投奔项梁，项梁得以在短时间内快速扩充实力，成为最强大的反秦势力集团，一度拥兵六七万人。此时，反秦军队初具规模。后来，项梁又兼并了秦嘉降军以及朱鸡石等，进一步壮大了反秦阵营的势力。起义军来到薛地后，刘邦又率领部队前来投奔。
为了更好的吸收各派反秦力量，建立起强大的“反秦联合战线”，项梁还采纳了范增的计划，以重建楚国为口号，立楚怀王之孙熊心为王，称为“后楚怀王”，以便用王室的名义更好地动员楚地民众反秦。
在项梁的领导下，反秦联盟几乎是攻必取，战必胜，项梁的威信也在东阿之战后达到了顶点。在面对章邯带领的秦朝大军之时，大将宋义直言指出“骄兵必败”。然而，项梁表面上虚心接受了宋义的意见，不过转身就将宋义派去出使齐国。
结果在定陶之役中，项梁果然被秦将章邯打败，并且战死。
这场战役的后果极其重要。一方面，因为项梁的战死，对于正在蓬勃发展的反秦义军打击非常严重；另一方面，定陶之战的失利，也真正把项羽推上了历史舞台。
第二阶段，巨鹿之战，项羽破釜沉舟，给秦朝致命一击。
章邯打败项梁军队以后，认为楚国主力已经被消灭，其他的楚国军队不值得忧虑了。在慎重考虑后，章邯将目标转到对秦朝威胁更大的赵国，他命令王离、涉间包围了巨鹿，自己带兵驻扎在巨鹿南边，筑起两边有墙的甬道给秦军输送粮草。
另一边，面对赵国的屡屡求救，后楚怀王兵分两路。一方面派遣宋义为上将军、项羽和范增为副将，率军6万北上救赵。另一方面，则派刘邦进攻关中，许诺两人 “先入关中者王之”。
在公元前207年，宋义、项羽率军到达战场附近。但宋义懦弱无能，想等秦赵相斗之后坐收渔翁之利，逗留46天不进，贻误了战机。项羽则急欲攻打秦军，为阵亡的叔父项梁报仇雪恨，便催促宋义发兵，宋义不听。
后来，项羽直入其帐中，斩其头示众，向士卒宣布：“宋义与齐谋反楚，楚王阴令籍(项羽)诛之！”于是便有了项羽率军破釜沉舟，与秦军爆发巨鹿之战。
项羽先派英布截断秦军粮道，再亲率以楚军为主的诸侯盟军与秦军决战。项羽破釜沉舟，楚军视死如归，最终九战九捷，大败秦军，秦从此一蹶不振。
巨鹿之战后，项羽声威大振，被各路诸侯推举为上将军。
第三阶段，沛公抵灞上，项羽大摆鸿门宴。
正当项羽与秦军主力斡旋之时，刘邦则带领一支起义军西向击秦，一路收编其它义军，迂回曲折地向咸阳进军。由于项羽牵制了秦军主力，所以刘邦这边几乎没遇到什么大阻力，就先后大破武关，进兵蓝田，取得节节胜利。公元前207年11月，刘邦攻抵灞上，子婴出降。秦治15年而亡。
刘邦先项羽一步攻占咸阳后，便想住在皇宫，还派军队据守函谷关，以期阻止项羽入关。樊哙、张良劝他，想得天下就不要留恋宫中美色财宝。刘邦接受了他们的意见，还军灞上，废除秦的苛法，仅与咸阳人约法三章：“杀人者死，伤人及盗抵罪”，因此深得秦人拥护。
好不容易取得巨鹿之战胜利的项羽，刚结束一番苦战就听说刘邦已经先入关中，他非常愤怒，即刻率军攻破函谷关，杀奔咸阳而来。不久，项羽以及诸侯40万大军攻克函谷关，直入关中，驻兵新丰鸿门。摆下鸿门宴，想要一举击杀刘邦。
然而，鸿门宴上刘邦向项羽请罪，极尽卑辞言好，种种行为让项羽产生了犹豫之心。项羽的谋士范增本想乘着鸿门宴的时机杀掉刘邦，便特地找来项庄表演剑舞，伺机行刺刘邦。项羽的叔父项伯从前和张良关系好，这时见势不妙，也拔剑伴舞以掩护刘邦。
最终项羽的犹豫不决让刘邦成功逃脱，从小道回到灞上。
第四阶段，刘邦还定三秦，萧何月下追韩信。
公元前206年2月，项羽尊后楚怀王为“楚义帝”，后来又刺杀了义帝。公元前206年3月，项羽自封为西楚霸王，楚国疆域为梁楚九郡，建都彭城，又分封十八路诸侯。
刘邦被封为汉王，辖汉中、巴、蜀一带。关中故秦之地三分，封章邯为雍王、司马欣为塞王、董翳为翟王。项羽分封诸侯后即罢兵裁军，东归彭城。
不料，仅在项羽大封诸侯后数个月，天下形势就又陷入了一片混乱——一众诸侯对项羽划定的领地有诸多不满，项羽所确定的新秩序也基本上被全盘打破。
此时，刘邦早已被封为汉王，他自知无力与项羽对抗，只好接受任命，并听从谋士张良的建议，在前往汉中封地时，烧毁沿途所有栈道，借此表示自己无意离开汉中，从而减轻项羽对自己的戒心。但刘邦并未搁下逐鹿天下的野心。
适逢项羽帐下的执戟郎中韩信因不受重用而从项羽军中逃出，跑来投靠刘邦。但韩信最初在刘邦那里也没有得到重用，欲离去另寻明主，萧何听闻后连夜苦追。后来经萧何举荐，刘邦终于拜韩信为大将军，统领三军。
公元前206年八月，刘邦趁项羽北攻田荣时，采用韩信的计谋，从蜀地“暗度陈仓”来到关中，突然出现在三秦旧将面前，先是击溃章邯，隔年塞王、翟王也向刘邦投降。之后几个月，刘邦率领汉军攻取陇西、北地、上郡。这样，三秦除章邯困守的废丘之外，全部归汉。
在刘邦基本平定关中之后，汉军便准备东进了。
第五阶段，彭城之战，刘邦大败。
汉二年正月，项羽率军进兵齐地镇压田荣的反叛。项羽虽击败齐军杀死田荣，但由于项羽暴虐，齐地降而复叛，田荣之弟田横更立田荣之子田广为齐王继续抗楚，项羽因此深陷齐地而无暇抽身。
此时身在洛阳的刘邦见机不可失，便以“项羽命英布刺杀楚义帝”，而自己则出于“为义帝发丧”的目的，号召天下王公反抗项羽。他集合汉军，率领着号称共56万人的队伍，东向趁虚直捣楚都彭城。
此时，彭城由项羽军师范增守备。面对敌众我寡的不利态势，范增决定不死守彭城。数周后，在给予汉军以极大杀伤后，范增主动率大量楚军有生力量撤出彭城。
虽只得了一座空城，但以刘邦为首的各诸侯却以为他们取得了大胜。入城后，联军日夜欢饮，军纪败坏，戒备松弛，开始麻痹大意起来。
项羽在得知彭城失陷后，决定出奇兵以制胜。他亲率精锐骑兵三万人疾进，令士卒衔枚，马蹄裹布，由曲阜经胡陵，于清晨攻击汉军，至中午便已大破汉军。汉军败退至泗水，被歼十余万人。楚军一刻不停，继续追杀，汉军则只好继续败走，于灵壁东边的睢水上被楚军驱赶下河，汉军士兵光淹死的就有十数万，“睢水为之不流”。
西楚霸王项羽充分利用汉军自以为人数众多，麻痹大意的弱点，只率三万精兵便击溃刘邦五十六万大军，是中国乃至世界战争史中以少胜多的典范。
然而，虽然项羽在彭城之战大获全胜，但田横因为项羽的离开，复定三齐。
第六阶段，项羽刘邦中分天下。
彭城之战后，刘邦的势力一落千丈，许多诸侯见刘邦溃败便重新投奔项羽，汉王刘邦联盟顿时瓦解。
为了扭转不利的战局，改变楚强汉弱的态势，刘邦采纳谋士张良等人的建议，在政治上争取同项羽有矛盾的英布，重用部下彭越、韩信，团结内部力量；在军事上制定据关中为根本，以正面坚持为主，敌后袭扰和南北两翼牵制为辅的对楚作战方针，并一一予以实施。
公元前205年，韩信首先率军击灭了魏王豹，平定魏地。此时，黄河以北尚有代、赵、燕三方割据势力，虽然这三方都保持中立，但汉为了扩大势力、要灭楚，就必须先翦除这些诸侯国，使项羽陷于孤立。
韩信针对这些割据势力只图自保、互不救援的弱点，向刘邦提出进一步开辟北方战场，逐次消灭代、赵、燕，东击田齐，南绝楚军粮道，对楚军实施侧翼迂回，最后同刘邦会师荥阳的作战计划。
汉高祖三年八月，刘邦派刘贾、卢绾率军深入楚地，与活跃于楚军后方的彭越军配合，攻占睢阳等17座城池，迫使已经攻占了荥阳、成皋，军至巩县的项羽再次回军击彭越。项羽临行前嘱部将曹咎慎守成皋，如遇汉军挑战，切勿应战，只须阻止其东进即可。
汉四年八月，项羽得知灌婴大破楚军并攻下楚国都彭城，而且后方楚国大片土地已让汉将灌婴、韩信、彭越、靳歙、英布等人占领，遂拿刘太公威胁刘邦，强迫刘邦议和，协定以鸿沟为界，两人各据一方。项羽希望以条约限制刘邦攻楚，以便自己安全返回江东。最初，刘邦为救父亲同意议和，刘邦项羽双方进行了历史上著名的“鸿沟和议”。
九月，西楚霸王项羽率约二十万楚军绕南路、沿固陵向楚地撤军。刘邦也欲西返，但正当刘邦打算率军西返之时，张良、陈平却建议刘邦撕毁鸿沟和议，趁楚军疲师东返之机自其背后发动偷袭。张、陈二人认为：“汉有天下太半，而诸侯皆附之。楚兵罢食尽，此天亡楚之时也”，建议“不如因其机而遂取之”。
汉四年冬十月，刘邦趁项羽东去成皋兵力薄弱之机，发起攻击。初时，成皋楚军坚守不战。刘邦数次遣人到阵前辱骂，终于激怒曹咎率部出击。汉军乘楚军半渡汜水之时，全力反击。曹咎兵败自杀，汉军再次夺回成皋，乘胜进军至广武，并包围楚将钟离昧于荥阳以东。
项羽急忙由睢阳回救，汉军据险坚守，双方在广武形成对峙，南北中分天下。
汉五年十月，汉军击败楚军而得阳夏，樊哙虏楚周将军等四千人。彭越则趁项羽向南撤退到夏阳之机，攻克昌邑旁二十多个城邑，缴获谷物十多万斛，用作汉王的军粮。汉军各部积极配合，对项羽进行了围追堵截，陈下之战正是在这种情形之下爆发。
当时，刘邦率领灌婴、靳歙、樊哙、蛊达、夏侯婴、周勃、柴武等将领陆续向陈下会合，并与项羽交战。结果陈下之战楚军大败，项羽率领败军逃向东南方，刘邦立即追击。
由于寿春已被刘贾占据，项羽不得不转向东南来到城父，企图据守城父以此对抗汉军。可是项羽再败于城父，终于逃到垓下。
第七阶段，从“鸿沟和议”到垓下之围，项羽最终自刎于乌江。
当时，西楚国位于长江以北的全部土地均已失陷，十万楚军已成孤军。楚军缺粮已经几个月，士兵饥饿，军队根本没有半点补给。楚国大司马周殷早已反叛，与撤离追击项羽的刘贾会合，彭越、韩信亦赴垓下与汉大军会合，围项羽于垓下。
项羽眼看战胜无望，便自刎于乌江。
第八阶段，汉朝建立。
项羽自刎后，刘邦罢韩信兵权，令灌婴率军渡江，破吴郡长于吴下(今江苏苏州)，得吴守，斩首八万级，略定吴豫章、会稽。复还定淮北，凡五十二县。自此，楚地略定。
项羽死后，楚国旧地皆向刘邦投降，只有鲁国不降，刘邦亲率大军想杀死他们，但考虑到鲁人守礼义，为君主死节，于是拿项羽的首级给鲁国长老们看，鲁国的父兄这才投降。
楚义帝曾封项羽为鲁公，项羽死后又是鲁最后投降，于是刘邦下令以鲁公之礼葬项羽于谷城，项羽之宗族皆赦而不诛，究其前功，而各封为列侯。
历时四年的楚汉战争，终以刘邦取得天下，建立汉朝而告终。
