刘邦采纳了这一建议后,立即作了部署,很快占取了关中。汉二年(前205年)，刘邦率汉军出关，收服魏王豹、河南王申阳、韩王郑昌，殷王司马卬降汉。 联合齐王田荣、赵王歇共同击楚。 四月至彭城， 汉军大败而还。 韩信复收溃败之军与刘邦在荥阳会师，阻击楚追兵，大败楚军于京、索之间，使汉军得以重振旗鼓。

汉四年，韩信拜为相国,率兵击齐，攻下临淄，并在潍水全歼龙且率领援齐的二十万楚军。于是,刘邦遣张良立信为齐王。次年十月，又命韩信会师垓下,围歼楚军，迫使项羽自刎。

楚汉战争结束后，韩信被解除兵权，徙为楚王。韩信就国后,经常陈兵出入,被人告发谋反。高帝六年(前201)，刘邦采纳陈平的建议，伪游云梦，伺机逮捕韩信，带至洛阳，赦为淮阴侯。十年，代相陈豨谋反，刘邦亲自率兵平叛。

韩信原与豨暗通声气，次年又部署家臣诈诏赦诸官徒奴，企图袭击吕后和太子，结果为人告发。吕后与相国萧何合谋，伪称高帝班师回朝，将韩信骗入长乐宫中，斩于钟室，夷其三族。