劉邦出身農家，為人豁達大度。秦朝建立後，出任沛縣泗水亭長。後因釋放刑徒，亡匿於芒碭山中。

陳勝起義後，集合三千子弟響應，攻占沛縣，自稱沛公，投奔反秦義軍首領項梁，任碭郡長，受封武安侯。

劉邦從屬項梁一個多月後，項羽也攻下襄邑也還至薛縣。當陳勝死亡的消息被證實，項梁把彆將全都召回薛縣，采納範增的建議，擁立戰國時楚懷王的孫子熊心為楚王，仍號楚懷王，定都盱眙。

擁立楚懷王後，項梁率軍北上救援齊魏，在亢父、東阿等地大破秦軍。

這時齊軍因內部矛盾而撤還，隻有楚軍追擊秦軍。在這期間，劉邦率領曹參、周勃等人與章邯的車騎部隊交戰，將其擊退，平複蒙邑、虞縣、爰戚縣、東緡縣、栗縣、齧桑縣、宛朐縣、單父縣等大量秦軍占領的魏國城池，史稱“定魏地”。

項梁下令楚軍分軍，以劉邦、項羽為帥，率楚軍一部攻城陽。劉項二人率軍攻下城陽（即成陽，今山東菏澤市東），屠之。

然後追擊秦軍至濮陽東，再次大破秦軍。秦軍這時得到增援，軍勢再次振興，據守濮陽，放水環繞城池。劉項二人於是繞過濮陽，轉攻定陶（今山東定陶）。定陶未攻下後，又向西攻打雍丘（今河南杞縣）。曹參大破秦兵，斬殺三川郡的郡守李由，並俘虜秦侯一人。

之後，劉項二人回攻陳留，未能破城。這時章邯大破項梁於定陶，項梁戰死。

劉項二人大驚，在商量後決定放棄陳留，還軍東歸。劉項二人分兵，項羽軍駐彭城西、呂臣軍駐彭城東，而劉邦軍駐碭縣。

項梁之死，使諸侯震怖。而秦軍更是挾戰勝餘威常追亡逐北。章邯經過連番勝利，認為楚國已不足慮，於是北上進攻趙國，攻下邯鄲後把民眾都遷徙到河內，並毀掉邯鄲的城牆。而趙軍退守巨鹿，章邯率軍進圍趙王歇與趙相張耳於巨鹿。

楚懷王把都城由盱眙遷至彭城，將呂臣與項羽的軍隊合並起來自己統領。封劉邦為武安侯，升任碭郡長（郡守），統率碭郡兵馬；項羽為長安侯，任魯公。

經過一番調整之後，楚國局勢穩定下來。劉邦此時已統籌整個碭郡舊魏地區兵力，其地位實際比項羽的縣公（縣令）要高。

與此同時，被困於巨鹿的趙王歇與張耳遣使至楚向楚國求救。楚懷王答應救趙。但為了分散秦軍力量，決定派一支部隊西向直接攻秦。楚國北路軍以宋義為主將，西路軍以劉邦為主將。約定誰先入關中，誰就是關中王。

當時由於秦軍兵勢正盛，楚國上下皆不看好西征，誰都不願意領軍西征。懷王身邊的老將們認為唯獨劉邦向來寬厚，是有德行的長者，適合“扶義而西”，減少西進阻力，能更好地不動用暴力讓秦國父老歸順，於是任命劉邦為西征軍統帥。

而項羽則因為叔父之死，比較激憤，積極要求隨同劉邦西征。但所有老將皆以項羽為人“僄悍滑賊”及“所過皆殘滅”不利於西征為由拒絕了項羽的要求，讓他擔任北路軍的次將北上救趙。

劉邦軍往西攻城略地，一路收集陳勝、項梁的散卒。取道碭縣到達成陽縣，與杠裡的秦軍對壘相持，劉邦率領曹參、樊噲、灌嬰、傅寬、郭蒙 等與秦將王離交戰，大破其軍。接著，劉邦引兵西進，在昌邑（今山東巨野東南）遇到彭越的部隊，遂與其合力進攻昌邑，沒能攻下，隻得返回栗縣（今河南夏邑）。

在栗縣時，劉邦遇到剛武侯，吞並他的部隊，劉邦軍隊增加了四千多人。接著與魏將皇欣、魏申徒武蒲軍合攻昌邑，又沒攻下。劉邦決定舍棄昌邑不打，率軍西行。

劉邦行軍至碭郡的高陽，並訪求賢士。正好他軍中有一名騎士家在高陽，於是回家探親。這時高陽人酈食其為其同鄉，於是就請他代為向劉邦引薦自己。他對騎士說：“我聽說武安侯傲慢而看不起人，但他有許多遠大的謀略，這才是我真正想要追隨的人，隻是苦於沒人替我介紹。

你見到武安侯，可以這樣對他說，‘我的家鄉有位酈先生，年紀已有六十多歲，身高八尺，人們都稱他是狂生，但是他自己說並非狂生。”騎士說：“武安侯並不喜歡儒生，許多人頭戴儒生的帽子來見他，他就立刻把他們的帽子摘下來，在裡邊撒尿。在和人談話的時候，動不動就破口大罵。所以您最好不要以儒生的身份去向他遊說。”酈食其對他說：“你隻管像我教你的這樣說。”騎士回去之後，就按酈生囑咐的話從容地告訴了劉邦。

於是通過騎士引薦，酈食其見到了劉邦。但劉邦在召見他時，正踞坐在床，令兩女子給其洗腳。

酈食其大為不滿，長揖不拜，直接斥責道：“您是想幫助秦國攻打諸侯呢，還是想率領諸侯滅掉秦國？”劉邦罵道：“你個混賬儒生！天下的人同受秦朝的苦已經很久了，所以諸侯們才陸續起兵反抗暴秦，你怎麼說幫助秦國攻打諸侯呢？”酈生道：“如果您下決心聚合民眾，召集義兵來推翻暴虐無道的秦王朝，那就不應該用這種倨慢不禮的態度來接見長者。”

於是劉邦起身道歉，整理好後以禮接待了酈食其。酈食其的弟弟酈商也率部下約四千多人加入劉邦的隊伍。

酈食其勸劉邦進攻陳留縣，劉邦從其計，奪下陳留，得到大量補給。

接著令酈商為將，進攻開封，但未能攻克。劉邦繞過大梁西進，與秦將楊熊所率秦軍大戰於白馬、曲遇，大敗秦軍。楊熊敗走。劉邦軍緊追其至白馬，再次大破秦軍，楊熊逃至滎陽，被秦二世派人殺死。

消滅楊熊所部秦軍後，劉邦率軍南下攻穎陽，屠之。而此時張良再次與劉邦相遇。

之前，張良勸項梁立韓成為韓王，並隨韓王成西至韓地略地。但是一年多來，所略之地每占輒失，始終沒打開局麵，因此遊兵於穎川一帶。

劉邦率軍進至此，與張良的韓軍合兵，攻軒轅（今河南登封西北）略定韓地。趙彆將司馬卬想要渡過黃河進入關中，劉邦率軍北上，攻打平陰縣，破壞掉黃河渡口。南下與秦軍再戰雒陽東，不利，南下陽城，收取城中軍馬。與南陽郡的郡守呂齮戰於犨縣（今河南平頂山西南）東麵，大破南陽秦軍。劉邦占領了南陽郡，呂齮退守宛城。

楚軍想繞過宛城直接西進。張良勸道：“您雖欲急入關，秦兵尚眾，距險。今不下宛，宛從後擊，強秦在前，此危道也。”

於是劉邦在夜晚引兵還攻宛城，偃旗息鼓，天未明，就將宛城團團圍住。呂齮想要自殺，他的門客陳恢加以勸阻，並出使楚營，與劉邦約定舉城歸降。劉邦封呂齮為殷侯，封陳恢食邑千戶。

劉邦率軍繼續西行，奪取了丹水（今河南淅川）。而高武侯鰓、襄侯王陵這時也加入劉邦所率領的楚軍，攻下西陵、胡陽。並且番君吳芮的部將梅鋗也至此，與劉邦軍聯合，攻下析（今西峽縣）、酈等地。

劉邦所部楚軍進兵至武關東麵，於是派魏人寧昌出使秦廷，而這時章邯也投降了項羽。秦丞相趙高弑殺秦二世，令使者回報劉邦，想要和劉邦約定平分關中。

劉邦認為趙高在使詐，於是聽從張良之計，讓酈食其、陸賈勸降武關（今陝西丹鳳縣武關鎮）秦將，趁此機會襲取武關。之後，劉邦一麵率軍西進，一麵令酈商彆將攻取秦的漢中、巴、蜀等地。[接著劉邦軍再在嶢下擊敗秦軍，進至秦都鹹陽附近的藍田。秦廷在組織了最後的力量，與劉邦軍大戰於藍田，遭遇大敗。此後，秦朝失去了所有的抵抗力量。

秦二世三年（前207年）十月，劉邦的軍隊先於各路諸侯到達灞上。秦王子嬰乘素車、駕白馬，用絲帶係頸，手捧著皇帝的玉璽符節，在軹道旁投降。秦朝至此滅亡

劉邦進入了鹹陽後，以“關中王”自居。看著富麗堂皇的宮殿，劉邦有些留戀，準備就此住下。

樊噲勸他注意天下還沒有平定，彆忘了秦的前車之鑒。劉邦根本聽不進去，直到張良親自來勸，他這才認識到了問題的嚴重性。於是，劉邦率軍退到了灞上。

劉邦到達灞上之後，便召集當地的名士，和他們約法三章：殺人者死，傷人及盜抵罪。其他秦朝的苛刻法製一律廢除，這使他得到了民心支持。

這時，項羽在擊敗章邯後，也領兵直奔關中而來。範增勸他趁機除掉劉邦，項羽就下令準備，要在第二天進攻。這時的劉邦在兵力上無法和強大的項羽相抗衡，他隻有十萬軍隊，不可能戰勝項羽的四十萬精兵。

最後是項羽的叔叔項伯“救”了劉邦：項伯和張良很要好，見項羽要進攻了，便連夜潛入營中找到張良，讓他趕緊走，以免被殺。

張良卻說不能丟下劉邦，就將消息透露給了劉邦。驚慌之下，劉邦趕忙向張良要計策，張良讓劉邦趕緊去見項伯，說明自己沒有野心和項羽爭奪王位。

劉邦依計約到項伯，說明自己並無稱王野心，並於項伯約成兒女親家。