称为楚汉之争。
项羽率北路楚军于巨鹿之战一举歼灭秦军主力40余万,自恃功劳最大,并取得了诸侯上将军地位,统率诸侯之兵,实力雄厚。
与此同时,刘邦率另一路楚军所率义军亦转战于河南,招降纳叛,屡破秦军,先行入关接受秦王子婴投降。按照楚怀王“先入定关中者王之”之约,刘邦欲称王于关中。
项羽亦率诸侯军40余万直奔关中。项羽自认功高,自恃强大,遂自行分封天下,并拒绝把先入关的刘邦封为关中王,将其改封到汉中(郡治南郑,今陕西汉中)为王,王巴蜀、汉中三郡,引起刘邦不满。并任秦三降将分别为雍王、塞王和翟王,监察并围堵刘邦。
公元前206年,齐相田荣不满项羽分封,攻打临淄王田都,田都逃到楚国,田市本被项羽封为胶东王,田荣却立田市为齐王,不让他去胶东就国,田市畏惧项羽,前往胶东就国,田荣对这个不争气的侄子大怒,派人追杀田市于即墨,又回军攻杀济北王田安。这样田荣击并三齐,遂自立为齐王。并予彭越将军印,令其击楚。项羽派萧公角攻打彭越,被彭越打得大败。在齐地田荣兼并三齐之时,刘邦在汉中也为攻袭三秦做准备。
公元前206年八月,刘邦从陈仓出汉中,趁项羽北攻田荣时,在好畴击溃章邯,最后围困章邯于废丘。同月,塞王司马欣、翟王董翳被迫向汉王刘邦投降。之后几个月,刘邦遣将攻取陇西、北地、上郡。这样,三秦除章邯困守的废丘之外全部归汉。由此,拉开了长达4年的楚汉之争。最终,项羽于垓下一役战败,并自刎乌江,刘邦取得胜利,建立汉朝。