漢王五年即公元前202年正月，劉邦兌現先前承諾，封韓信為齊王，彭越為梁王。二王聯合原來的燕王，趙王等七個諸侯王一同上述共同尊稱劉邦為帝，劉邦假意推辭一番，就答應了下來。這年二月，55歲的劉邦在山東定陶正式稱帝，立國號為漢，他就是漢高祖，接著夏朝冊封呂雉為皇後。呂雉之子劉盈為皇太子，定都於長安[今陝西西安]，史稱西漢。
劉邦確實是個很能幹的人，他不僅在馬上得天下，也能馬下治天下，經過幾十年秦朝的苛政，又經過了十年來的混戰，劉邦得到的天下其實是一個千瘡百孔的爛攤子，人口銳減，經濟凋敝，年年饑荒，留名乞丐，多不勝數。
劉邦做了皇帝，首先要做的就是發展生產，他采取了休養生息的政策，減輕猶豫和賦稅，釋放刑徒，裁減軍隊，鼓勵生育，勸重農桑，對私人工商業也鼓勵。這樣一來，不僅農業恢複了生機，工商業也逐漸興盛，為了給老百姓創造一個安定的生活環境，劉邦特別注重周邊少數民族的關係。他采用和親的政策，讓宗室女子以公主的身份嫁給單於，並給莫頓單於送大批財物，使得大漢與匈奴的關係緩和。民生問題得以解決。但是，劉邦在政治上鞏固皇權，漢朝的製度基本延續，秦朝他隻做了稍微的變動。就這樣一個統一的中央集權封建王朝，重新建立起來，為了維護統治，劉邦還特別注重從禮儀和製度上的道德觀念教化臣民，劉邦本是小農戶出身，文化不高，但他卻是個天才的政治家。為了維護皇權的威嚴，他專門為定了維護等級尊卑的律法《九章律》一尊父親教太公為太上皇，為劉太公必須以臣下製禮拜見他，這樣劉邦就成了最威嚴的帝王。
劉邦在鞏固皇權的過程中遇到的最大障礙就是那些位高權重的諸侯王，這些人都是跟隨劉邦打天下，憑軍功受封的，他們都是很有才幹的猛將，在軍中很有威望，一旦有異心，就是劉邦的大患。劉邦花了巨大的時間來鏟除這些功高震主的王侯。
劉邦首先以謀反之罪剝奪了威望最高的韓信的兵權，並將之軟禁在京城到漢高祖11年後，呂後還是令蕭何社稷殺了韓信其他諸侯王，也被劉邦一一鏟除，接著他又把原先六國貴族其其親屬遷徒到關中，加強監視，以防有人叛亂，最後跟隨劉邦起誓的蕭何也被投入監獄，連劉邦妻子的妹夫樊噲也差點被治罪。隻有謀事張良是個聰明人，他曾經勸告韓信說狡兔死。走狗烹，高鳥盡弓藏敵國破謀臣亡，不過韓信不聽，最後丟失了性命，張良在劉邦稱帝以後，就迅速把一切之權交了出去，躲在家裏裝病，總算保住了性命。劉邦經過幾年的努力，皇權不斷鞏固，老百姓也算過上了好日子。劉邦統治的西漢出現生機勃勃，而他卻沒有福氣享受太平盛世，漢高祖11年公元。196年，劉邦率兵征討英布，結果中了流矢，傷重難愈。第二年，劉邦就死在了長樂宮中。
劉邦，劉邦稱王四年稱帝八年，終年62歲。他死後葬於長陵諡號高皇帝，廟號高祖。劉邦從鄉野平民起家，憑借知人善用的才幹和審時度勢的政治魄力，終於在曆經坎坷之後建立了強大的西漢王朝。他采取寬鬆無為，休養生息的政策，安撫了曆經戰亂的百姓，為漢朝後來奠定了基礎，是一位傑出的政治家。
他開創大漢王朝兩漢四四百多年漢文化，對中國的曆史乃至世界產生了深遠的影響。