外扎营，陷入僵持——刘邦接取家人的计划，就此搁浅。
十月的中原，寒意渐起，刘邦见项羽主力北上，终于下定决心大举东进。他亲率汉军主力出函谷关，兵锋直指陕县（今河南三门峡）。河南王申阳本是张耳旧部，见汉军势大，又听闻项羽远在齐地，深知独木难支，不等汉军攻城便开城投降。而被项羽寄予厚望的韩王郑昌，在阳翟坚守月余后，粮尽援绝，麾下将士又多是韩地人，不愿为楚卖命，最终也献城归降。短短一月间，汉军便控制了函谷关以东的大片土地，前锋已逼近彭越活动的钜野泽地区。
此时的西楚政权，早已不复当初的鼎盛。关中、韩地、河南地相继失守，齐地被田荣占据，梁地被彭越搅乱，彭城周边的郡县人心惶惶，连项羽的叔父项伯都开始暗中与刘邦联络。史书上虽未明言，但从"西楚失大半河山"的记载中，不难想见当时的危局——项羽留在彭城的守军不足三万，西至荥阳、南至寿春的防线处处漏洞，仿佛随时都会崩塌。
面对如此有利的局面，刘邦却展现出惊人的克制。他没有听从诸将"直取彭城"的建议，而是在十月末下令暂停东进，于十一月回师关中。在栎阳，他宣布定都于此，设立汉朝社稷，以五色土祭祀天地，正式确立了汉政权的合法性。同时，他派周勃、樊哙率军北上，清剿陇西、北地等边地的章邯残部——直到此时，困守废丘的章邯仍在负隅顽抗，成为关中最后的隐患。汉军兵分多路，翻越高原，渡过渭水，于十一月攻克陇西，次年正月拿下北地，彻底肃清了三秦的反抗势力。
在巩固后方的同时，刘邦从未放松对边境的警惕。他深知匈奴趁秦末战乱已南下占据河南地（今河套地区），遂命灌婴率军整修边塞，沿长城布防，防止匈奴趁虚而入。更重要的是，他颁布"施恩德，赐民爵"的诏令，将关中百姓按军功、户籍授予爵位，减免赋税，短短数月便赢得了关中民心——这些举措，为他日后与项羽的长期对峙奠定了坚实的人力、物力基础。
时间推移至汉二年（公元前205年）三月，关中已稳如磐石，刘邦终于再次挥师东进。汉军自临晋（今陕西大荔）东渡黄河，魏王魏豹本是项羽所封，见汉军势不可挡，权衡利弊后举魏国降汉。接着，刘邦率军直逼河内（今河南北部），殷王司马卬率军抵抗，却被汉军击溃，成了阶下囚。至此，淮河以北的广大地区，除彭城