真正考验的时刻到了，韩信顾不得想家。
初次上阵就部署指挥这样一场有进无退的决死战，年轻的韩信心里不免有些打鼓，好在将领们立功心切，与韩信的心态差不多。为稳定军心，韩信只有故作镇静和从容。还好韩信并不畏惧死亡，更不惧失败，不过尽人事而听天命而已。在韩信的内心深处，他并不需要对谁负责，成功了当然对大家都好，失败了那就是他力所不及。归根结底，战场只是他实现人生理想的舞台而已，胜败也都只是一个人的事情，士卒们的生死都在其次。至少在这一刻，韩信是如此思考的，他无所顾忌。
韩信告诫全军将士此战绝不能败，哪怕付出再大代价也要将敌人的反击给压下去，否则章邯军就会凭借地理优势把汉军东出的去路给堵死，这样汉军未来几年里就甭奢望东出争夺关中乃至整个天下了。而且汉军此次从故道小径行进以出敌不意，他们所能携带的辎重尤其重装备（包括战车、攻城器械等）极其有限，所以力求速战速决，先行打开一个好的局面，实现“因粮于敌”的既定目标。这么一说，正在摩拳擦掌的大家就明白多了。“大将军放心，不为别的，就为了能和老婆孩子团聚，这一仗我们也应该打好！”说话的正是汉军第一猛将曹参。
韩信看了看曹参那张古铜色的脸庞和坚毅的表情，果决地说道：“那一切就拜托曹将军，曹将军就打前锋吧！”韩信知道曹参并非自恃勇力的一介莽夫，他虽然有时言语粗鲁，但绝对是个胆大心细之辈，而且也是读过书的人。
“俺求之不得！看来这头功非俺莫属了，先谢过大将军……”
当然，如果只会单纯冒险，那么韩信就不是韩信了。适度的冒险是必要的，而有准备的冒险才真正值得。
章邯还没有领教过韩信的厉害，虽然之前通过细作的回报听闻了韩信的大名，但因为先前无迹可循，所以根本无从了解韩信。凭借章邯的足智多谋，如果汉军不能将他一棍子打死，那么以后的事情就不太好办了。因此，韩信绝不能给章邯留下喘息之机，起码不能让他阻挡主力汉军东向的去路。
为了迷惑章邯，韩信命汉军中另几位猛将加紧修筑栈道，因为通过栈道进攻关中是比较稳妥的方法。但是修筑栈道需要花费大量时间，是一种近乎公开的军事行为，这样就能吸引章邯军的注意力，为他们从栈道出口方向防范汉军提供充足的准备时间。而且章邯不相信汉军敢从故道出来偷袭他，那近乎是一条绝路，据观察，目前汉军尚不具备这种大规模突袭的实力。所以，章邯可以高枕无忧地坐等汉军进攻。
但不管怎么说，章邯还是安排了一部分兵力踞守在陈仓一线，尽管这些人有些掉以轻心。
八月的一天上午，壮行酒刚一喝完，韩信便带领着三万多汉军精锐踏上了故道，这其中就包括曹参、灌婴等猛将。仔细说来，故道就是在先前没有修筑栈道时，一般老百姓选择通行的一条连接巴蜀、汉中与关中的路径，它的特点就是曲折蜿蜒且促狭艰危，因此数万汉军将士散布在这样一条崎岖的小山道上，自然形成了一条绵延上百里的铁血长龙，尤其夜间大队人马点着火把加急行军时。
三天后，汉军悄然到达目的地并迅速集结，兵锋直指陈仓——陈仓是章邯军的粮仓所在地，汉军攻打此地也有攻其重地的意思！如此一来，既围城又打援，一举两得。
此时，就算是章邯的探子发觉，也来不及调动人马了。
当天入夜时分，汉军完成集结并经过一番短暂休整后，悄无声息地将陈仓城严密地包围了起来。
这次临出发前，因为在未来的两三天内他们可能无法埋锅造饭，韩信给每名士卒分发了一些水和干粮。后半夜时部署完毕，借助惨淡的月光，汉军开始向沉睡中的章邯军发起了迅猛进攻。
韩信没料到的是，章邯和他的兄弟章平当晚都在陈仓城中，看来他的确对汉军很不放心，只是想不到汉军来得如此之快。陈仓城外围的战斗声惊醒了章邯，他连忙起身布置军队守城。当时，汉军连攻城的云梯都缺，大部分士卒只得艰难地向城头一步步爬去。
正是在这个时候，亲临陈仓城外指挥的韩信觉出了异常，他料定章邯一定在陈仓城里，否则城内的抵抗不可能这么顽强。为了鼓舞将士的斗志尽快拿下陈仓，作为一军主将的韩信像一名普通士卒那般爬向了陈仓城头……
好在汉军将士攻势凌厉、准备充分，汉军的弓弩手在城下射得章邯军都龟缩着不敢出头，再加之守军惊慌失措，天明时分大部汉军顺利杀入陈仓城中，一时间激烈的巷战在城中全面展开。
由于汉军人数上占优势，战至中午时分，斗志丧尽的残余守军已大部投降，而主帅章邯见大势已去，便率领余部向城东突围而走，最后在半道上获得从好畤（县城名）赶来的四五千援军的接应。韩信当然不能这样轻易放过章邯，他不顾士兵的疲劳，严令先锋曹参率部加紧向东追击，自己则带一支预备队随后跟上。
韩信派出了奇兵——两千多名摩拳擦掌的骑兵，他们奉命去拦截楚军从废丘方向来的主力援军部队，以期拖延乃至切断他们与章邯残部的会合，这是非常关键的一招。这支奇兵在付出了七八百人伤亡的代价后，出色地完成了任务。这极大地鼓舞了韩信。
被追得走投无路的章邯只好跟随援军到达好畤，并在那里部署迎击汉军。可是还没等他部署妥当，汉军的追兵前锋便已杀到，随后两支疲惫之师又在好畤展开了一场殊死搏杀。由于汉军不惜代价迅速跟进，章邯没能在好畤形成坚固防御，不但没有准备滚木礌石，连城门都没来得及关上，混战在一起的汉军与楚军便一同进入城里。等到韩信的主力援军杀到时，章邯的防线又崩溃了。最后，章邯不得不带领几百残兵向自己的老巢废丘逃去。
这一次，疲劳的汉军没有奋力追击，因为两战下来章邯的主力部队已经被基本打垮，那支不足万人的废丘援军也遭到了汉军骑兵的重创，死伤过半。汉军此役的战略目标已然达成，他们已经在进驻关中的前沿地区站稳了脚跟，完全打开了通向整个关中的门户。
不久后，刘邦便率领大军从抢修好的栈道来同韩信会合，韩信一面命曹参等人对章邯余部盘踞的废丘城进行围困，一面命其余诸将分兵攻略雍地。
士气正旺的汉军所向披靡，一路上得到了雍地百姓的热烈拥护和支持，一听说是有长者之风的沛公回来了，受够了秦法苛政的老百姓都欢喜地奔走相告。
当汉军的兵锋指向塞王司马欣、翟王董翳时，这二人比章邯识时务得多，没经过多少反抗便投降了。仅仅一个月的时间，除了孤城废丘，整个关中地区又重新回到了汉军的掌握中。为了加强对关中地区的控制，刘邦废除了三秦的王国封地，分别划分为渭南、河上与上郡等几个郡。
令韩信佩服的是，章邯不仅善于将兵，而且还是位重义之士。由于汉军的包围封锁，章邯已陷入绝境，可他坚决不投降，这其中最根本的原因是他对项羽的一番感戴之心。忠臣不侍二主，既然章邯已经不得已背叛过一次秦主，他这一次下定决心再不能背弃新主项羽；当然，另一个比较重要的原因是出身秦国世家的章邯非常鄙视汉王刘邦的出身和为人。
第二年（前205）六月，当气急败坏的刘邦从彭城丧师归来，他再也无法忍受章邯这个眼中钉。于是刘邦横下一条心，不顾废丘城中还有那么多无辜百姓，毅然下令放水灌淹废丘城。在顽强坚守了十个月以后，废丘终于被攻破，一代名将章邯也以自杀结束了自己的生命。
此时的韩信正在关中准备伐魏事宜，他听闻章邯的事情后，命人厚葬，并且在百忙之中抽空到章邯墓前，向这位强悍的对手献上敬意。
得知汉军进展神速的项羽一下子就坐不住了，他当即加封一名叫郑昌的原吴中县令为韩王，以加强韩地的军事守备，应对汉军的兵锋所指。项羽还准备亲自讨伐刘邦，眼看一场巨大的考验又要来临。不过也没有什么可怕的，凭借关中的地利和人心，韩信绝不相信项羽还能像上次一样突袭入关。
这个时候，善于运筹帷幄的张良又发挥了关键作用。由于项羽对被立为韩王的韩成（先韩王族后裔）很不放心，尤其是韩成的相国张良心向刘邦，而且韩成也没有立下了不得的功劳。于是项羽将韩成胁迫到彭城，先是将他废为侯爵，继而又干脆杀死了事。
张良逃回了韩地，他自然还是要追随刘邦。当他听说项羽要举大兵讨伐刘邦时，就给项羽写了一封信，信中说到：刘邦（及其手下）只是因为作为偏居一隅的汉中王心生不满，想要按照原来的诸侯约定得到关中，才不惜再次举兵。一旦刘邦得到关中就会如约停战，他也畏于霸王（项羽）的兵威，不敢有继续向东发展的意思。张良还把齐地、梁地的诸侯结盟反楚的盟约一并拿给项羽看，指出齐国想要联合赵国等灭楚，楚军不可妄动。
结果，项羽只能掉转矛头先对付近在咫尺的齐国，因为如果他先向西进攻刘邦的话，齐国可能抄他的后路。于是当项羽倾全力对付齐国并被后者紧紧咬住的时候，汉王刘邦抓住良机命韩信率兵杀出关中。