汉高祖二年（前205年），为了缓解正面战场的军事压力，扭转“彭城之战”后汉军的颓势，刘邦接受了韩信提出的“分兵三万，北举燕赵，东击齐，南绝楚之粮道”对楚实施战略包围的策略，在坚持对楚正面作战的同时，分兵三万给韩信，以名士张耳为辅，命其率军开辟北方战场。韩信果然不负众望，迅速攻灭代国，后又巧设奇计，在井陉口大败赵军主力，阵毙陈余，擒赵王歇，并凭借累胜之势遣说客说降燕王臧荼，兵不血刃地拿下燕国，平定了河北之地。

相比汉军韩信军的连战连捷，屯守于“成皋-荥阳”一线、扼守天下咽喉的汉军主力却打得异常地艰苦。荥阳，山东通向关中的重要通道，自古以来就是兵家必争之地。特别是战国后期，秦国为了满足兼并战争的需要，进行战略东移，将荥阳作为自己“中分天下、兼并四海”的战略枢纽，不仅驻有强兵劲旅防守，而且在附近设有囤积大量军需粮草的敖仓以资军用。其城西面的成皋，古称虎牢。北临河水（黄河），南傍嵩山。城东，汜水由嵩山间向北流入河水，是屏障洛阳、确保关中安全的军事重镇。可以说，只要能够控制“成皋-荥阳”，就等于已经一只脚迈入了关中腹地。项羽自然深明其中厉害，故而，在“彭城之战”后，亲帅楚军主力围攻汉军，力图从汉军手中夺取“成皋-荥阳”之地，借以攻入刘邦集团的关中根本。因此，汉军与楚军在该地展开了一场荡气回肠、旷日持久的战争，史称“成皋之战”。

交战之初，张良作为中国历史上最为优秀的谋士，以其敏锐的政治眼光，看出了项羽集团各派势力间的矛盾，建议刘邦：以政治配合军事，以进攻辅助防御，游说英布倒戈，从南面牵制项羽，配合韩信的北征行动，保障成皋的翼侧安全，同时联络彭越，袭扰项羽后方，从而迟滞项羽的进攻。同时强调，充分利用好韩信、英布和彭越三名将领是汉军能否战胜楚军的关键。这就是历史上著名的“下邑之谋”。刘邦即按照张良制定的谋略，实施“正面坚持、敌后袭扰、翼侧牵制、迂回发展”的作战方略，同时让萧何经略关中、巴蜀，巩固后方战略基地，转运粮食、输送兵员，支援前线作战，通过时间因素，让关中的强大物质力量发挥出来；还采纳陈平的计谋，派遣间谍，以重金贿赂的形式，分化瓦解楚军，离间楚国的君臣关系，致使后来亚夫范增归走乡里。

刘邦集团的这些“伐谋”举措虽然起到了牵制楚军、巩固后方的积极作用，但是正面战场的形势依然不容乐观。项羽看到汉军的势力在河北不断做大，感觉到了形势的严峻，如令汉军韩信部做大，很可能会使自己处于以孤楚对抗天下的窘境。然而，由于扼守“荥阳-成皋”一线的汉军刘邦部的存在，楚军又不能盲目北上，与韩信争锋于燕、赵之间，其原因在于一旦楚军北上，据守于天下心腹之地的刘邦部必然乘势东进，引兵绝其粮道，断其归路。因此，项羽于汉高祖三年（前204年）春，举全楚之力强攻荥阳进行搏杀，力图击破汉军主力，擒贼擒王，使得各路汉军不战自乱，并多次派兵切断汉军的粮道，使汉军刘邦部在补给上出现了很大的困难。时至五月，项羽大军进逼荥阳，刘邦内乏继粮、外无援兵，情势日趋危急。刘邦采纳张良的缓兵之计，派出使臣向项羽求和，表示愿以荥阳为界，以西属汉，以东归楚，但遭到项羽的拒绝。刘邦无奈，只得采纳将军纪信的计策，由纪信假扮作汉王刘邦，驱车簇拥出荥阳东门，诈言城中食尽，汉王出降，蒙骗项羽，而自己则乘机从荥阳西门逃奔成皋。项羽发现自己受骗上当后勃然大怒，烧死纪信，率兵追击刘邦，很快便攻下了成皋，刘邦仓皇逃回关中。

回到关中后，刘邦在萧何的帮助下再次招募兵员，因秦民多善戎马，又恨项羽而亲汉王，故很快就征集到了一支新军。此时，刘邦打算再次东进，汇同荥阳守军实施反攻，从项羽手中夺回成皋。而谋士辕生则认为此举并非最佳方案，建议刘邦派兵出武关（今陕西商南东南），调动楚军南下，减轻汉荥阳守军的压力；同时，让韩信加紧经营北方战场，迫使楚军分散兵力，之后汉军再择机重夺成皋。刘邦欣然采纳这一计策，率军经武关出宛（今河南南阳）、叶（今河南叶县）之间，与英布配合展开攻势；与此同时，韩信也率部由赵地南下，直抵黄河北岸，与刘邦及荥阳汉军互相策应。汉军的行动果然起到了作用，使得项羽率兵南下，迎击刘邦。此时，刘邦在扯开楚军的空当后，却又转攻为守，避免同楚军进行决战，而让彭越加强对楚后方的袭击。彭越不失所望，进展迅速，攻占了鲁南战略要地下邳（今江苏睢宁西北），直接给楚都彭城造成威胁。汉军这一连串的军事行动，体现了其指挥团队雄阔的大局观与强大的运筹能力。一时间，项羽首尾不能兼顾，被迫回师东击彭越，刘邦则乘机收复了成皋。

六月，项羽击退彭越后，立即回师西进，对刘邦发动第二次攻势，攻占荥阳，再夺成皋。并继续西进，抵达今河南巩县一带。刘邦军仓猝北渡黄河，逃到小修武（今河南获嘉东），在那里征调到韩信的大部分部队，以支撑危局，增强正面的防御。连吃败仗的刘邦吸取了与项羽作战失利的教训，命汉军一部拒守于巩（今河南巩县西南），一部屯驻小修武，深沟高垒、互为犄角，但均不与楚军交锋。同时，派韩信组建新军东向击齐，继续开辟北方战场，尽快形成对楚的战略合围。又命刘贾率领两万人马从白马津（今河南滑县北，旧黄河渡口）渡河，深入楚地，协助彭越，扰乱楚军后方，截断楚军粮道。彭越得到刘贾这支生力军的支援，很快攻占了睢阳（今河南商丘南）、外黄（今河南杞县东北）等十七座城池。这就是后人津津乐道的“彭越扰楚”典故的由来。彭越、韩信的军事行动，给项羽侧背造成严重的威胁，迫使项羽在九月间停止正面战场的攻势，再次回师攻打彭越。项羽临行前，告诫成皋守将曹咎小心坚守成皋，千万不要出击，只要能阻止汉军东进十五日，自己一定可以击败彭越。汉高祖四年（前203年）十月，刘邦乘项羽东去之机，反攻成皋。守将曹咎开始还遵照项羽的告诫，坚守不出，但是经不起汉军连日的辱骂和挑战，一怒之下，率军出击。刘邦见时机成熟，便挥师大进，重创曹咎所部楚军于汜水之上，曹咎兵败自杀，汉军乘机再夺成皋，并乘胜推进到广武（今荥阳东北）一线，收敖仓积粟以充军用，并在荥阳以东包围了楚将钟离眜部。

项羽听到成皋失守，急忙由睢阳带领主力返回，同汉军争夺成皋，与汉军对峙于广武，欲与刘邦决一雌雄。可是汉军依据险要地形，坚守不战。双方对峙数月，项羽无计可施。是时，韩信业已攻占临淄，齐地战事吃紧，项羽不得已只好派龙且带兵二十万前往救齐，这就更加减弱了正面战场的进攻力量。到了十一月，韩信在潍水全歼了楚军龙且部，平定齐国，对楚军形成了战略合围；因彭越游军的不断袭扰，多次截断楚军的补给线，楚军粮食缺乏；同时，英布所部在淮南也有所发展，项羽腹背受敌，既不能进，又不能退，完全陷入了被动，楚汉双方的强弱形势已发生根本的变化。项羽见大势尽去，遂被迫与刘邦议和，以鸿沟为界，中分天下，尔后引兵东归。从战略角度上讲，“成皋之战”以汉胜楚败而告终。

“成皋之战”历时两年又四个月，楚汉双方共投入百万以上兵力。刘邦在“韩信分兵北举河北、对楚实施战略包围策略”的基础上，整合谋臣张良的建议，利用政治、外交手段，拉拢与项羽有隙的英布和彭越，为己方平添了两支奇兵，之后又借助其二人独立统兵的能力，或袭扰楚军后方，或南下楚境进行发展，大大地减轻了成皋正面战场上汉军的压力，从而为北上的汉军韩信部争取了宝贵的时间，最终在韩信平齐之后，成功地对楚形成的战略合围。“成皋之战”中，汉军指挥集团非常注重政治、军事、外交的联合使用和多层次多线路的立体作战思维，从而达到“正兵”与“奇兵”的密切配合，“主战场”与“次战场”的相互支撑，“前方”与“后方”的彼此协调，将“正面相持”、“后方袭扰”、“翼侧牵制”和“迂回发展”有机地结合起来，通过不断调动削弱楚军，最终形成了双方力量的反转，为灭楚兴汉奠定了坚实的基础。是役，刘邦广泛听取谋臣的建议，知人善任、果断分兵；韩信、彭越、英布三将独挡一面，彼此策应；张良、陈平、郦生等谋士奇计迭出、伐谋攻心，将孙子的“谋攻”妙法演绎得淋漓尽致，体现出刘邦集团对于战争的整体驾驭能力，堪称是中国军事史上继“长平之战”后又一经典战例，非常值得后世学习与借鉴。