繼秦末農民大起義之後，項羽和劉邦（見漢高祖劉邦）之間為爭奪封建統治權力而進行的戰爭。自漢元年（前206）初至高帝五年（前202）十二月，歷時四年餘。
在秦末農民大起義過程中，陳勝犧牲後，劉邦集團和項羽集團成為反秦武裝的兩支主力（見陳勝、吳廣起義）起義。秦二世三年（前207），劉邦、項羽相繼率兵入關，推翻秦王朝。按照原來楚懷王的約言“先入定關中者王之”，劉邦先入咸陽，理應王關中，但項羽自恃功高，企圖獨霸天下。正月，項羽陽尊尊懷王為義帝，徙於郴。二月，分天下王諸將，自立為西楚霸王，王梁楚地九郡，都彭城，分封十八路諸侯，即以劉邦為漢王，王巴、蜀、漢中，都南鄭；章邯為雍王，都廢丘；司馬欣為塞王，都櫟陽；董翳為翟王，都高奴；魏豹為西魏王，都平陽；申陽為河南王，都洛陽；韓成為韓王，都陽翟；司馬卬為殷王，都朝歌；趙歇為代王，都代；張耳為常山王，都襄國；英佈為九江王，都六；吳芮為衡山王，都邾；共敖為臨江王，都江陵；韓廣為遼東王，都無終；臧荼為燕王，都薊；田市為膠東王，都即墨；田都為齊王，都臨淄；田安為濟北王，都博陽。另封陳餘三縣之地，梅蘉為十萬戶侯。
項羽進入咸陽後大肆燒殺搶掠，加上封章邯等秦降將為王，使他失去瞭關中秦民的支持；不都關中而都彭城，也使他失去瞭戰略上的有利地勢；特別是關東屢經戰亂，經濟殘破，使他日後不可能建立一個鞏固的後方；至於分封諸侯王，更是項羽在政治上所犯的一個嚴重錯誤；他貶義帝於江南，遷劉邦於巴蜀，徙故王於惡地，王親信諸將於善地，挑動和加劇瞭各路諸侯之間的權力紛爭，並且迅速激化瞭他與劉邦之間的矛盾。
劉邦被徙封漢王後，本想立即發兵攻楚，但蕭何等人從楚漢雙方的實力出發，主張以漢中為基地，養民招賢，安定巴蜀，然後收復三秦。劉邦采納瞭這一建議，於漢元年夏四月經棧道往南鄭，又聽從張良的計策，燒絕所過棧道，表示沒有東向爭奪天下之意，以此迷惑項羽。但是，三個月後，劉邦乘田榮起兵反楚的有利時機，決策東向，終於爆發瞭楚漢戰爭。
項羽分封諸侯後即罷兵回歸彭城。不久，田榮起兵反楚，於漢元年五月迎擊田都，殺田市，自立為齊王，並且以彭越為將軍。彭越於七月擊殺濟北王田安。田榮並王三齊之地，命彭越擊楚，並以兵援助陳餘襲擊常山王張耳，迎故趙王於代復為趙王。齊、趙和彭越的起兵，對西楚構成直接威脅。為瞭制止事態的擴大，項羽先派蕭公角將兵迎擊彭越，結果大敗，不得不調遣主力擊齊，以穩定局勢。當時僻處巴蜀的劉邦乘項羽無暇西顧之際，聽從韓信等人的計議，於八月出故道，擊降章邯、司馬欣和董翳，迅速還定三秦，繼續東進。
楚漢戰爭之始，項羽即在戰略上陷於兩線作戰的不利處境。他認定齊地的田榮為心腹之患，而張良也致書項羽說：“漢王失職，欲得關中，如約即止，不敢東。”又以齊、梁的反書移交項羽說：“齊欲與趙並滅楚。”以致項羽無意西向，專註東方，在戰略上作出瞭錯誤的判斷。後來，項羽雖然擊殺田榮，復立田假為齊王，但由於他在齊地燒夷城廓室屋，虜掠老弱婦女，激起齊民的反抗，使田榮弟田橫得以收散卒數萬人，據城陽；並於漢二年夏四月立榮子田廣為齊王，號令齊民抗擊楚軍。楚軍主力困於齊地，無法脫身。劉邦乘隙降魏王豹，虜殷王卬。是年冬十月，項羽密使九江王英佈等擊殺義帝。劉邦在進駐洛陽後，為義帝發喪，並遣使告諸侯，指責項羽放殺義帝，號召諸侯王擊“楚之殺義帝者”。之後，率諸侯兵凡五十六萬人進據楚都彭城。
項羽得知彭城失陷的消息後，立即部署諸將擊齊，親自率精兵三萬人回師彭城。由於劉邦為輕易取得的大捷所陶醉，進入彭城後，收其寶貨、美人，逐日置酒高會，因此，在楚軍突然襲擊下，漢軍五十六萬烏合之眾一敗塗地，士卒死傷過半，劉邦僅得與數十騎突圍。
彭城之戰後，楚漢之間的形勢發生瞭重大變化。劉邦敗退滎陽，諸侯皆背漢向楚。由於蕭何及時調發關中老弱未成年者補充兵力和韓信的增援，漢軍才得以重整旗鼓。項羽雖將戰略重點移至西線，但他始終未能擺脫兩線作戰的困境，無法越過滎陽、成皋一線西進。從此，楚漢便進入瞭雙方相持的階段。但是，從劉邦方面說，這種相持是積極的。相持階段一開始，劉邦就組建瞭騎兵部隊，有效地阻擋瞭楚軍的進攻；與此同時，漢軍重新調整瞭戰略部署，一方面堅守滎陽、成皋一線，一方面積極在楚軍的後方和側翼開辟新戰場。這一部署打擊瞭項羽在戰略上的致命弱點，很快收到瞭成效。漢二年八月至次年十月，韓信接連平定魏、代、趙、燕，矛頭直指齊地，逐漸形成包圍西楚的態勢。當時項羽主力雖然在漢三年夏四月、六月再度攻克滎陽、成皋，但由於劉邦采取瞭“高壘深塹勿與戰”的戰術，不僅保存瞭漢軍的實力，而且牽制瞭楚軍的主力。使項羽更進一步陷入兩線作戰，首尾不能相顧的困境。特別是項羽不能用人，不但韓信、陳平等人棄楚投漢，連他的重要謀士范增也得不到信用，這更使他在政治上、軍事上連連失策，使劉邦得以調兵遣將完成對項羽的戰略包圍。漢三年五月，劉邦命彭越率兵渡過睢水，襲殺楚將薛公，直接威脅彭城。八月，劉賈、盧綰將卒兩萬渡河，進入楚地。彭越在漢軍的協助下攻徇梁地，連克睢陽、外黃等十七城，完全截斷瞭滎陽，成皋一線楚軍主力的後勤補給線。於是，項羽不得不於九月命大司馬曹咎固守成皋，親自回師救援，奪回陳留、睢陽、外黃等十餘城。但是，漢四年十月，劉邦乘機誘使曹咎出擊，大破楚軍，收復成皋。與此同時，韓信也襲破齊歷下軍，進據臨淄，並於十一月在濰水消滅瞭楚將龍且率領援齊、號稱二十萬的楚軍，盡定齊地。項羽在正面和側翼戰場上接連遭到重大失敗，有生力量喪失殆盡，腹背受敵，進退失據，陷於漢軍的戰略包圍之中。
楚漢戰爭圖
成皋之戰後，楚漢戰爭進入瞭最後階段。項羽日益孤立，糧秣得不到補充，韓信又繼續進兵西楚。漢四年八月，項羽向劉邦提出議和，楚漢約定以鴻溝為界中分天下，鴻溝以西為漢，以東為楚。九月，項羽率兵東歸，而劉邦則采納張良、陳平的計策，乘機追擊楚軍於固陵；並且調令韓信、彭越等人率兵圍殲項羽，命劉賈渡淮包圍壽春，誘使楚大司馬周殷畔楚。次年十二月，項羽被圍困於垓下，漢軍四面唱起楚歌，楚軍士無鬥志；項羽率少數騎兵突圍至烏江，自刎而死。楚漢戰爭最後以劉邦奪取天下，建立漢王朝而告終。
楚漢戰爭前後進行瞭四年，雖然對經濟生產和廣大人民的生活帶來瞭不利的影響，但它換來瞭國傢統一和社會的安定，因而是有積極意義的。