项羽兵败后，他的流亡将领钟离昧因夙来与韩信干系很好，就投奔了韩信。刘邦记恨钟离昧，传闻他在楚国，就命令楚王拘系他。当时韩信初到楚国，到各县乡邑梭巡收支都派军队戒严。汉六年(前201年)有人告韩信谋反。刘邦用陈平的战略，说天子要出外巡查会晤诸侯，告诉诸侯到陈地相会，说：“我要旅游云梦泽。”实在是想要攻击韩信，韩信却不晓得。刘邦将到楚国时，韩信筹算起兵谋反，但又以为本身无罪；想去谒见刘邦，又怕被擒。这时有人向韩信建议：“杀了钟离昧去谒见汉高祖，高祖必然欢畅，也就不消担忧祸得了。”因而韩信把此事与钟离昧商讨，钟离昧说：“刘邦之以是不攻打楚国，是因为我在你这里，如果想拘系我去奉迎刘邦，我明天死，随后亡的定是你韩信。看来你也不是位德行高贵的人。”成果钟离昧他杀而亡。韩信持钟离昧首级去陈谒见刘邦。刘邦令军人把韩信捆绑起来，放在侍从天子前面的副车上。韩信说：“果若人言，‘狡兔死，良狗烹；高鸟尽，良弓藏；敌国破，谋臣亡。’天下已定，我固当烹！”高祖说：“有人告你谋反。”就给韩信戴上械具。回到洛阳，赦免了韩信的罪恶，改封他为淮阴侯。
安定四国
奇策灭齐
汉高帝五年(公元前202年)，刘邦趁项羽无备，楚军饥疲，俄然对楚军策动计谋追击。约韩信从齐地(今山东)，彭越从梁地(今河南东北部)南下合围楚军。五年十月(汉初承秦制，十月为岁首)，韩信、彭越未能准期南下。刘邦追击楚军至固陵(今河南淮阳西北)，楚军反击，刘邦大败而归。
五年十仲春，刘邦、韩信、刘贾、彭越、英布等各路汉军约计40万人与10万楚军于垓下展开决斗。汉军以韩信率军居中，将军孔熙为右翼、陈贺为右翼，刘邦率部跟进，将军周勃断后。韩信挥军打击得胜，引兵后退，命左、右翼军持续进犯。楚军迎战倒霉，韩信再挥军反击。楚军大败，退入壁垒死守，被汉军重重包抄。楚军屡战不堪，兵疲食尽。韩信命汉军士卒夜唱楚歌，歌云：“民气都向楚，天下已属刘；韩信屯垓下，要斩霸王头”导致楚军士卒思乡好战，军心崩溃，韩信乘势打击，楚军大败，十万军队被全歼，项羽逃至东城自刭而死。刘邦因而还至定陶，驰入韩信军中，收夺了他的兵权，后改封韩信为楚王，都下邳(今江苏邳县东)。
为变更韩信、彭越，刘邦服从张良之谋，划陈(今河南淮阳)以东至海泛博地区为齐王韩信封地；封彭越为梁王，划睢阳(今河南商丘)以北至谷城(今山东东阿南)，为其封地。由韩信批示此战。韩、彭遂率兵攻楚；韩信从齐地南下，占据楚都彭城(今江苏徐州市)和今苏北、皖北、豫东等泛博地区，兵锋直指楚军侧背，彭越亦从梁地西进。汉将刘贾会同九江王英布自下城父(今安徽亳县城父集)北上；刘邦则率部出固陵东进、汉军构成从南、北、西三面合围楚军之势，项羽被迫向垓下(今安徽灵璧南，一说今河南淮阳、鹿邑间)退兵。
韩信引兵东进击齐，未到平原渡口，得知郦食其已说齐归汉。韩信想停止，范阳辩士蒯通劝韩信说：“将军奉诏攻打齐国，而汉王只不过派密使压服齐国归顺，莫非有诏令叫您停止打击吗?何况郦生不过是个说客，凭三寸之舌就降服齐国七十多个城邑，将军统帅几万人马，一年多时候才攻占赵五十多个城邑，一个将军反倒不如一个儒生的功绩吗?”韩佩服从蒯通说法，率兵渡河击齐。这时齐国已决计降汉，对汉军的防备松弛，韩信乘机攻击了齐驻守历下的军队，一向打光临淄。齐王田广惊骇，以为是郦食其出售了本身，便把他煮死了。齐王逃到高密后，派人向楚求救。当韩信袭破临淄时，项羽闻讯遣龙且亲率兵马与齐王田广合力抗汉，号称二十万众。有人前来向龙且献计：汉军远征作战，所向披靡，而齐，楚本土作战兵易涣散，不如深沟高垒，以守为攻。招安已沦亡城邑，使知齐王存，楚来救，这必然使汉军得不到粮食，会不战自败。龙且轻视韩信，又急求军功，不消此计，率兵与韩信军隔潍水东西(今山东境内的潍河)摆开步地。韩信连夜派人做了一万多条袋子，盛满沙土，梗阻潍河上流。率一半军队渡水进击龙且之阵，龙且出兵迎击，韩信佯装败退，龙且觉得韩信胆小，率军渡江进击。这时韩信命人决开梗阻潍河的沙囊，河水奔腾而至，龙且的军队大半没有度畴昔。韩信挥军狠恶截杀，杀死龙且。东岸齐、楚联军见西岸军被歼，四周逃散。韩信率军急渡水追击至城阳，楚兵皆被俘虏。齐王田广逃脱不久被杀。汉四年(前203年)齐地全数安定。