秦王朝下令征發各地刑徒到鹹陽修築驪山陵墓和阿房宮，沛縣令便派劉邦押送本縣刑徒到驪山。人們都知道去驪山服役是九死一生，就是不累死，也會被懲罰致死。因此，一路之上刑徒不斷逃亡，人數一天少似一天。劉邦深知到驪山肯定交不了差，說不定還會遭到處罰，索性把剩下的刑徒也全部放走了事。一天夜裏，他把人們全部召集起來，說，去驪山服役，有去難回。路上已經有人逃跑了，現在你們各奔前程吧，我也打算逃亡了。本來大家正準備尋找時機逃亡，現在聽了劉邦的話，正合心意，馬上一哄而散，紛紛逃命去了。隻有十幾個刑徒沒有逃亡，表示願意跟著劉邦走。
一天晚上，劉邦帶領眾人乘著夜色前行。由於他自己也不知道逃向何方，心情很不愉快，喝了點酒，似醉非醉地朝前行進。忽然，走在前麵的人驚叫了一聲，劉邦問怎麼回事，那人回答說，前麵有一條很大的蟒蛇在路上，擋住了我們的去路。劉邦聞聲，大笑道，英雄豪氣，所向披靡，何畏區區之蛇！他快步走向前，手起劍落，巨大的蟒蛇被斬成兩截。又行了數裏，劉邦和眾人或躺或蹲或臥在路邊休息。這時，後麵一人趕了上來，那人驚慌失措，向眾人敘說剛才在後麵發生的事情，在他們剛經過的地方，有一個老婦在哭泣，哭得十分悲痛，那人就問她哭什麼，老婦說她的兒子被人殺了。那人又問是誰殺死了她的兒子，老婦解釋說，她的兒子本來是白帝的兒子，化成蛇來擋住赤帝之子的去路，結果，被赤帝的兒子給殺死了。行人認為老婦說謊話準備責備她，但那老婦人轉眼卻不見了。眾人聽到行者的敘說，聯想到剛才劉邦斬蛇的氣概，心裏更加佩服劉邦。此後，他們就隱藏在芒、碭（今河南永城、夏邑附近）的山林水泊之間活動，沛縣一些不滿秦王朝統治和無法生存下去的人們都前來加入到行列中來。這就是民間傳說的“斬蛇起義”的故事。
陳勝、吳廣起義後形勢迅速發展，全國各地不少郡縣都起而響應。沛縣令十分恐慌，打算自保。縣吏蕭何和曹參等勸他說，您是秦王朝的官員，如果起而反抗，人們不會聽您的。您隻有召回從前由於反秦而逃亡的人，有了他們的支持，就不擔心人們不聽您的了。縣令於是令樊噲去找劉邦。當劉邦和樊噲率領眾人即將來到縣城時，縣令突然反悔，他怕將來自己控製不住局麵，又不想讓劉邦等人進城了，還想殺死蕭何、曹參等人。蕭何聞狀，急忙翻城牆逃出投奔劉邦。劉邦令蕭何寫了一封書信投到城內，號召全城百姓不要再為縣令賣命。城中百姓果真起而反抗，殺死了縣令，開城迎接劉邦等人入城。眾人推舉劉邦為沛公，宣布舉行起義。這時是二世元年（前209）九月。此後，許多人都投奔到劉邦這裏，起義隊伍不斷壯大。
二世二年四月，項梁已經成為楚地反秦的主力。劉邦便前去拜見項梁，項梁撥給他五千士兵和十名小軍官，這樣，劉邦就正式成為項梁手下的一員大將。此後，劉邦南征北戰，屢建奇功，其部逐步發展成為楚軍主力之一。九月，項梁戰死，項羽、劉邦退保彭城。楚懷王封劉邦為武安侯，在派遣宋義、項羽等北上救趙的同時，命令劉邦率軍西進。劉邦接到命令之後率軍西進，雖然沒有遭遇到強敵，但由於兵力薄弱，在開始時進展並不順利，隻是在山東、河南交界處徘徊。秦二世三年二月，劉邦率軍進至高陽（今河南杞縣西南），遇到了“狂生”酈食其，酈向劉邦獻策說，足下起兵之時兵士都是未經訓練的烏合之眾，又收納了各地散亂的士兵，至今不到萬餘人。以這點兵力想直入關中攻取強大的秦朝，豈不是自投虎口？而陳留是天下要衝，現在城中又囤積大量的糧食，縣令同我交好，請允許我奉您的命令前往，遊說縣令使其歸屬足下。即使說服不了他，足下也可以發兵攻城，我在城中做內應。於是，劉邦派酈食其前往，自己親率大軍緊隨其後，終於降服陳留。劉邦即封酈食其為廣野君。隨後，酈食其又勸說弟弟酈商帶領幾千人馬跟隨劉邦向西南攻城略地，而酈食其則作為劉邦的說客，經常乘車馬出使於各諸侯之間，為劉邦的西進起到了至關重要的作用。
劉邦於開封（今河南開封西南）一仗，大破秦將楊熊，楊熊雖逃回但最後被秦二世問罪處以死刑。當初，張良輔佐韓國公子成為韓王，經營韓國舊地，並在潁川郡（今河南新鄭、許昌）一帶活動。劉邦到達開封後，張良便與劉邦會合，一同攻城略地，占領十餘城。此後，劉邦率軍進攻洛陽。由於進展不順利，便改道南下進攻南陽。秦南陽郡守出戰失利，便堅守不出。劉邦就想放棄南陽繼續向西進軍。張良反對這一主張，說，如果不先占領南陽，而冒險西進入關，一旦失利，就會遭到前後夾擊，出現腹背受敵的被動局麵，對我們十分不利。劉邦意識到張良所言極對，於是，便連夜繞道折回南陽，換了一套旗幟，於黎明時分把南陽團團包圍起來。南陽郡守呂齮見大勢不妙，想要自刎而死，他的親信陳恢力勸其不可如此，並答應出城求見劉邦。陳恢對劉邦說：聽說足下您與懷王有約，先入鹹陽者為關中王。今足下停滯不前，卻隻是幹些不重要的事情。南陽是一個大郡，連城數十，百姓士兵眾多，糧食積貯豐厚，守城官吏都以為投降必死無疑，所以，上下齊心堅守城池。如今足下堅持攻城，士卒傷亡必定不少，如果領兵離開，南陽守軍必定隨後追擊。如此，足下前麵會喪失先入鹹陽的大好時機，後麵又有南陽守軍隱患。您一定大為擔心。足下倒不如明約投降，封南陽郡守為侯，仍讓其留守南陽，這樣您就可以放心帶領軍隊西進。那些尚未降服的城池，聽說您的這一舉措後，必定會爭相打開城門迎接足下。這樣的話，足下一路之上就會暢通無阻了。劉邦聽了陳恢的話後，大為高興。於是，接受了南陽郡守的投降並封其為侯，同時封陳恢為千戶。爾後，劉邦引軍西進，一路勢如破竹，長驅直入武關，插入秦軍心髒，隻用了短短的兩三個月時間，便順利進占鹹陽。
此時，秦王朝內部發生了巨大變化。由於起義軍的步步進逼，趙高擔心秦二世追究自己的罪責，便派女婿閻樂和弟弟趙成殺死秦二世，立二世侄子子嬰為王。隨後，子嬰又殺死了趙高，在嶢關（今陝西藍田東南）設防，企圖阻止起義軍的西進。劉邦用張良計一舉攻克嶢關。前206年十月，劉邦率軍至霸上（今陝西西安東南）。剛剛當了四十六天秦王的子嬰，以繩係頸，乘素車白馬，捧著禦璽符節，在鹹陽向起義軍投降。
劉邦進入鹹陽後，看到秦宮中華美的陳設，漂亮的宮女，以及滿目的金銀財寶等便舍不得離去。樊噲對他說：您是想奪取天下呢，還是想一時快樂？我看這些華美的東西正是秦朝滅亡的真正原因。希望您還軍霸上，不要在秦宮久留。劉邦依然是戀戀不舍。張良也勸道：秦王正因為如此，才失去了天下，您也才能有機會來到這裏。良藥苦口利於病，忠言逆耳利於行，您應當聽從樊噲的建議還軍霸上。劉邦在張良等人的一再勸說下，才戀戀不舍地返回了霸上。
劉邦回到軍營後，馬上召集父老，公開宣布：各位父老們，你們受秦朝苛法嚴刑壓迫已經很久了。秦法規定，誹謗朝政者誅滅全族，聚會者要殺頭，這是不對的。我和各路諸侯同受懷王約定，先進入關中者為關中王，我先進入關中，應當為關中王。今天，我與關中父老約法三章：殺人者處以死刑，傷人及盜竊財物者依法治罪。除此三條以外，秦朝的一切法律統統廢除。各地所有秦朝官吏，一律委以原任，不必自相驚擾。我之所以進入關中，為的是替父老除害，絕不會侵擾你們，不必驚慌恐懼。我所以駐軍霸上，為的是等待各路諸侯的到來，共同製定規約而已。關中百姓聽到這一消息後奔走相告，都懷著無比愛戴的心情，惟恐劉邦不在關中為王。
鴻門擺酒宴
劉邦接受樊噲、張良等人的建議率軍退還霸上。而此時項羽在河北也消滅了秦軍主力，率領大軍向西進發，於前206年十一月抵達函穀關。不料，卻有士兵把守關門，不得進入。項羽勃然大怒，便揮軍破關而入。十二月進抵鹹陽，駐紮在鴻門（今陝西臨潼）。
當時，項羽擁有兵力四十萬人，號稱百萬。劉邦隻有十萬人，號稱二十萬。從人數對比來看，劉邦遠遠不是項羽的對手，如果雙方對陣，勝負就可想而知了。鴻門距霸上僅有四十餘裏，項羽在鴻門駐軍後，便商議如何對付劉邦。此時，劉邦手下的一個左司馬曹無傷，不知怎地聽說項羽要攻打劉邦，為了給自己找條後路，便暗中巴結項羽，取得了項羽的信任和好感。他暗中派人對項羽說：劉邦想在關中稱王，以子嬰為相，獨自占有秦宮室裏的珍寶。亞父範增也在旁邊力勸項羽說，劉邦以前在東方之時，貪財好色，可是這次進入關中，既不要財寶，也不貪戀女色，種種跡象表明，劉邦一定是有奪取天下當皇帝的想法，必須要趁他羽翼尚未豐滿之時，盡快消滅他，千萬不要失去這一大好時機，以免後患無窮。在曹無傷以及範增等人的勸說之下，項羽決定第二天一大早就率兵進擊劉邦。
項羽的叔父項伯，與張良關係甚好。原來，項伯年輕時殺過人，逃到了張良那兒，曾經受到張良的保護，所以心存感激之情，一直想尋找機會報答他。他聽說項羽要於第二天一大早攻打劉邦，怕張良受牽連而遭到不測，便連夜偷偷地跑到霸上找到張良，把項羽要攻打劉邦的消息告訴了他，勸張良說，項羽兵多將廣，劉邦無法與之抗衡，你不要再跟著劉邦白白送死，快跟我逃得遠遠的吧，否則，後果將不堪設想。張良聽到這一消息，十分震驚。他一邊聽項伯的勸告，一邊暗自思量，劉邦待自己不薄，如果自己在劉邦危難之時逃跑，實在是不仁不義！於是，打定主意，對項伯說：我受了韓王的命令跟隨劉邦反秦，現在劉邦到了危急時刻，我知道了消息不告訴他，自己反而逃之夭夭，太不仗義了，這不是我張良的行為。張良隨即見到劉邦，把項羽要攻打霸上的消息報告給他。
劉邦聽罷大驚失色，不知如何是好。張良問劉邦將作何打算，劉邦說，我是聽了解生的話才這麼幹的。他讓我派兵把守函穀關，不讓項羽進入，我就可以在關內稱王了。張良問道，你能抵擋得過項羽嗎？劉邦考慮了半天才回答道，知道敵不過又能怎樣？事情已經到了這種地步。張良說，沒有其他的辦法，隻好去對項伯說明情況，求項伯幫忙了。劉邦問道，你怎麼認識項伯的？張良就把自己曾經救過項伯性命的事一五一十地告訴了劉邦。劉邦又問張良，你和項伯兩人哪個年長？張良回答道，項伯比我大。劉邦隨即說道：你快去把項伯給我請進來，我要以兄長的禮節對待他。
張良請項伯去見劉邦，項伯因為是偷偷跑出來關照張良的，怕見了劉邦後事情泄露出去不好，所以不願去見劉邦，但張良還是硬把項伯帶了過去。劉邦見到項伯，對他十分恭敬，以兄長的禮節對待他，向他敬酒祝壽，說，我入關之後，秋毫無所犯，封存府庫，安撫官吏百姓，就是為了等項將軍到來。我之所以派軍把守關口，也是為了防止意外事情的發生，我怎麼敢反對項將軍呢？望兄長您代我去給項將軍說明理由。明天一早，我就親自登門謝罪接駕請安。同時，劉邦還答應把自己的女兒嫁給項伯的兒子為妻，兩人結為親家。
項伯當夜返回鴻門找到項羽，把自己會見劉邦的事情向項羽做了彙報，並轉達了劉邦的意思，還幫助劉邦說話：如果劉邦不先攻克關中的秦軍，你就無法這麼順利地進入關中。劉邦在反秦鬥爭中是立有大功的人，你這時如果出兵攻打他，別人會說你不仁不義，還不如雙方解除誤會和解為好。項伯一番話，竟然說得項羽沒了脾氣，放棄了第二天攻打劉邦的決定。
第二天一大早，劉邦便帶著張良、樊噲等一幹人馬來到鴻門，親自拜見項羽。劉邦等人在軍士的引導下進入營門，隻見項羽高坐帳中，左邊是項伯，右邊是範增，武士持戈荷戟，一片殺氣騰騰。劉邦不等項羽發問，就急忙上前向項羽解釋說，實在是罪過，不知將軍駕到，有失遠迎。項羽說，你派士兵把守關口，阻止我進入關中，分明是別有用心。劉邦不等項羽說完，急忙解釋道，我與將軍同心合力攻打暴秦，你率軍北上解了趙國之圍，我率軍西征，想不到能先進入關中推翻了暴秦的統治。但我日夜盼望您的到來，怎敢有拒將軍之心呢？就連投降的秦王子嬰，我也專等您到來後再做處理。可是現在有小人從中作梗，挑撥我們之間的關係，使你我之間產生了誤會，望將軍您莫聽信小人讒言而與我劉邦生仇。
劉邦一番話說得項羽信以為真。他竟然說，我本來就不相信別人的話，是你的手下曹無傷派人來向我報告的。隨後，二人握手言和。這一切，使得坐在旁邊的謀士範增憂心忡忡，因為範增明白，劉邦決非等閑之輩，而是一個謀深誌遠、胸有大誌、頗有天子之氣的人，如果這次不乘機將其除掉，將來後患無窮。在酒宴上，範增多次遞眼色暗示，並連續舉起所佩戴的玉玦暗示項羽按原定計劃擊殺劉邦，但項羽對範增的動作視而不見，依然與劉邦把盞如故，好似任何事情都沒有發生一樣。見此情景，範增心中不免十分著急，他借故離開宴席，找到項羽的從弟項莊，對項莊說，劉邦前來送死，但君王卻不忍心殺了他。我多次示意君王，但君王仍不能決斷。此機一失，便不會再來。等一會兒你進去為大家祝酒，然後請求舞劍以助酒興，趁機殺死劉邦，以絕後患，否則，就是放虎歸山，將來我們都會成為他的俘虜。項莊隨即進入宴席，先為劉邦敬酒，然後說，君王與沛公對飲，軍中無以為樂，我願舞劍以助酒興。項羽答應了。項莊便舞起劍來，其劍鋒多次靠近劉邦。項伯見狀，怕項莊真的殺了劉邦，也起身拔劍與項莊對舞，以自己的身體來保護劉邦。這樣一來，項莊雖無法接近劉邦，但形勢對劉邦十分不利。張良見此情景，馬上走出宴席，找到等在外麵的樊噲說，項莊正在舞劍以助興，但用意卻是想借機殺死沛公。樊噲聽罷，十分著急，說：這麼危險，讓我進去和他們拚了吧。一邊說著一邊帶著劍和盾闖了進去。守門士兵見狀，想阻攔他，但樊噲力大無比，他隻輕輕一擋，守門武士便倒在一旁。樊噲如入無人之境，進得宴席。項羽見此人身材魁偉高大，怒發衝冠，橫目立於大廳中央，一副想和人拚命的樣子，便喝問他是什麼人，張良在一旁回答說，他是沛公的參乘樊噲。