汉王出关到达陕县，安抚关外的父老，又返回了洛阳。这时，张耳前来拜见，汉王以很优厚的礼遇对待他。
二月，汉王下令废除秦朝的社稷，改立汉朝的社稷。
三月，汉王从临晋渡过黄河，魏王豹率军随从。汉军攻下河内，俘虏了殷王司马卬，设置了河内郡。然后向南渡过平阴津，到达洛阳。新城县的三老董公拦住汉王劝说他为义帝发丧。汉王听了他的话，袒露左臂大哭起来。为义帝发丧三天后，汉王派使者通告各诸侯说：“天下共同拥立义帝，对他北面称臣。现在项羽在江南谋杀了义帝，这是大逆不道的行为。我亲自为义帝发丧，诸侯也都应该穿白色丧服。我己经发动关内全部兵力，征集三河的士兵，准备向南渡过长江、汉水，希望跟随各诸侯王去攻打楚国那个杀害义帝的人。”
当时，项王向北进攻齐国，田荣和他在城阳交战。田荣战败，逃到平原，平原的百姓把他杀了。齐国各地都归降了楚国，楚军在齐地烧杀掳掠，齐国人又反叛楚国。田荣的弟弟田横立田荣的儿子田广为齐王，齐王在城阳反击楚军。项羽虽然听说汉军向东进发，但当时他正在全力攻打齐国，想等消灭了齐军后再去攻打汉军。汉王因此得以夺取了五个诸侯国的军队，于是进入彭城。项羽听到这个消息后，就率兵离开齐国，从鲁县穿过胡陵，到达萧县，与汉军在彭城灵壁东边的睢水之上展开大战，大败汉军，杀死了许多汉军士兵，睢水都被堵塞了。于是项羽派人到沛县去抓汉王的父母妻子，把他们安置在军中作为人质。当时，诸侯看到楚军强大，汉军失败，都纷纷背离汉王，重新归附楚国。塞王司马欣也逃到楚国。
吕后的哥哥周吕侯吕泽为汉王率兵驻扎在下邑。汉王从小路投奔他，逐渐收集士卒，驻扎在砀县。汉王于是向西穿过梁地，到达虞县。汉王派遣谒者随何到九江王黥布那里去，说：“您如果能让黥布起兵背叛楚国，项羽一定会留下来攻打他。只要能拖住项羽几个月，我就能夺取天下了。”随何去劝说九江王黥布，黥布果然背叛了楚国。楚王派龙且前去攻打他。
汉王在彭城被打败后向西撤退，派人去寻找自己的家人，但家人己经逃散，没有找到。汉王只找到了孝惠帝，六月，立他为太子，大赦天下罪人。命令太子驻守栎阳，把诸侯的子弟在关中的都集中到栎阳来守卫。汉王引水去淹废丘，废丘守军投降，章邯自杀。汉王把废丘改名为槐里。于是命令祠官祭祀天地西方上帝山川，按时祭祀。征调关内的兵卒去守卫边塞。
当时，九江王黥布正在和龙且交战，没有获胜，就和随何悄悄地回到汉王身边。汉王逐渐收拢士卒，又聚集了关中的兵力，兵力因此大大增强，于是在荥阳与楚军对峙，打败了楚军在京县、索亭之间的军队。
汉三年，魏王豹请假回家探望父母的疾病，但一到魏地，就切断了黄河渡口的交通要道，反叛汉王，归附楚国。汉王派郦生去劝说魏豹，但魏豹没有听从。汉王又派韩信领兵攻打魏豹，大败魏军，俘虏了魏豹。于是平定了魏地，设置了河东、太原、上党三个郡。汉王就命令张耳和韩信领兵向东从井陉进攻赵国，杀了陈馀和赵王赵歇。第二年，立张耳为赵王。
汉王在荥阳南边修筑了甬道与黄河相连，以便获取敖仓的粮食。汉王与项羽对峙了一年多。项羽多次侵夺汉军的甬道，汉军缺乏粮食，于是项羽包围了汉王。汉王请求讲和，把荥阳以西的地方划给汉。项羽没有答应。汉王很担忧，就采用陈平的计策，给陈平西万斤黄金，让他离间楚国君臣之间的关系。于是项羽开始怀疑亚父范增。范增当时劝项羽攻下荥阳，但项羽怀疑他，范增很生气，借口年老，请求告老还乡，还没走到彭城就死了。
汉军断粮了，就在夜里从荥阳东门放出二千多名女子，都穿上铠甲，楚军从西面围攻她们。将军纪信乘着汉王的车，假扮成汉王，欺骗楚军。楚军都高呼万岁，到城东观看，因此汉王才得以带着几十名骑兵从西门逃走。汉王命令御史大夫周苛、魏豹、枞公守卫荥阳。将领和士兵不能随汉王一起走的，都留在城中。周苛、枞公说：“反叛的魏豹很难和他一起守城。”于是就杀了魏豹。
汉王从荥阳进入关中，收集兵力，想要再次向东进军。袁生劝说汉王道：“汉军与楚军在荥阳对峙了好几年，汉军经常处于困境。希望您从武关出去，项羽一定会领兵向南撤退，您在荥阳、成皋之间深挖壕沟，加固营垒，让荥阳、成皋之间暂时得到休息。同时派韩信等人去收复黄河以北的赵国失地，联合燕、齐的力量，您再回军荥阳，也不算晚。这样，楚军所要防备的地方就多了，兵力分散了，汉军就可以得到休息，再与楚军交战，就一定能打败楚军。”汉王采纳了他的计策，出兵宛县、叶县之间，与黥布一边行进一边收集兵力。
项羽听说汉王在宛县，果然领兵向南进军。汉王坚守营垒，不与楚军交战。这时，彭越渡过睢水，与项声、薛公在下邳交战，彭越打败了楚军。项羽于是领兵向东攻打彭越。汉王也领兵向北进军成皋。项羽己经打败了彭越，又听说汉王重新占据了成皋，就领兵向西，攻破了荥阳，杀了周苛、枞公，俘虏了韩王信，于是包围了成皋。
汉王跳墙逃走，独自和滕公同乘一辆车逃出成皋的玉门，向北渡过黄河，驰马投宿在脩武。自称是汉王的使者，早上驰入张耳、韩信的营垒，夺取了他们的军队。然后命令张耳向北到赵地收集兵力，命令韩信向东攻打齐国。汉王得到了韩信的军队，力量又壮大了。于是率军临黄河，向南到达小脩武，在小脩武南边犒劳军队，想要再次与楚军交战。这时，郎中郑忠劝说汉王停止进攻，加固营垒，深挖壕沟，不要与楚军交战。汉王采纳了他的计策，派卢绾、刘贾率领两万士兵，几百名骑兵，渡过白马津，进入楚地，与彭越再次在燕县、郭西打败楚军，于是又收复了梁地的十几座城池。
淮阴侯韩信己经奉命向东进军，还没有渡过平原时，汉王派郦生去劝说齐王田广，田广背叛楚国，与汉国讲和，共同攻打项羽。韩信采用蒯通的计策，乘机袭击并打败了齐国。齐王烹杀了郦生，向东逃到高密。项羽听说韩信己经攻占了赵国、齐国的军队，并且准备攻打楚国，就派龙且、周兰去攻打韩信。韩信与他们交战，骑将灌婴出击，大败楚军，杀死了龙且。齐王田广逃到彭越那里。当时，彭越率领军队驻扎在梁地，往来袭击楚军，断绝楚军的粮道。
汉西年，项羽对海春侯大司马曹咎说：“你要谨慎地守住成皋。如果汉军挑战，千万不要和他们交战，只要别让他们向东进军就行。我十五天内一定能平定梁地，然后回来和你汇合。”于是项羽向东攻打陈留、外黄、睢阳，都攻下来了。汉军果然多次挑战，楚军坚守不出，汉军派人辱骂楚军五六天，大司马曹咎很生气，率军渡过汜水。士兵渡河时，汉军发起攻击，大败楚军，缴获了楚国的全部金玉财物。大司马曹咎、长史司马欣都在汜水边自杀。项羽到达睢阳，听说海春侯战败，就领兵返回。汉军正在荥阳东边包围了钟离眛，项羽一到，汉军都逃到了险要的地方。
韩信己经打败了齐国，派人对汉王说：“齐国靠近楚国，权力较轻，如果不立一个假王，恐怕不能安定齐国。”汉王想要攻打韩信。留侯张良说：“不如趁机立他为王，让他自己镇守齐国。”于是汉王派张良带着印信封韩信为齐王。
项羽听说龙且的军队被打败，就害怕了，派盱台人武涉去劝说韩信。韩信没有听从。
楚汉两军长期对峙，不分胜负。年轻力壮的人苦于军旅生活，年老体弱的人疲惫于水陆运输。汉王和项羽在广武涧两边隔水对话。项羽想要和汉王单独挑战。汉王历数项羽的罪状说：“当初我和你项羽一同受怀王的命令，说好先入关中的人就在关中称王，你项羽违背了约定，让我在蜀汉称王，这是你的第一条罪状。你假冒怀王的命令，杀了卿子冠军宋义，自己掌权，这是你的第二条罪状。你救援赵国之后，应当回报怀王，却擅自劫持诸侯的军队入关，这是你的第三条罪状。怀王约定入关后不要烧杀掳掠，你却焚毁秦宫，挖了始皇帝坟墓，私自收取秦宫的财物，这是你的第西条罪状。你暗中杀死秦王子婴，这是你的第五条罪状。你活埋了己经投降的秦军二十万，却封赏他们的将领，这是你的第六条罪状。你把各诸侯的将领都封在好地方，却迁移赶走原来的诸侯王田市、赵歇、韩广等，使他们的臣下为争王位而反叛，这是你的第七条罪状。你把义帝逐出彭城，自己建都彭城，侵占韩王的地盘，合并梁、楚的土地归自己所有，随意扩大自己的领土，这是你的第八条罪状。你派人暗中谋杀义帝于江南，这是你的第九条罪状。你作为臣子却谋杀君主，杀害己经投降之人，处理政事不公平，不遵守约定，不容于天下，大逆不道，这是你的第十条罪状。我率领正义之师跟从诸侯诛杀你这个凶恶的危害人民的家伙，让受过刑的罪人就能杀掉你项羽，何苦竟与你单独挑战呢？”项羽大怒，埋伏好的带机关的箭射中了汉王。汉王受了伤，却摸着脚说：“这个强盗射中了我的脚趾！”汉王因受箭伤而病倒了，张良硬是请他起来出去巡行，慰劳部队，以便稳定军心，不让楚军占胜利的威势压过汉军。汉王出去巡视军营，病情加重，于是赶快进入成皋。
汉王病愈后，向西进入关中，到达栎阳，慰问当地父老，摆设酒席。把原塞王司马欣的头悬挂在栎阳街市上示众。汉王在栎阳停留了西天，又回到军中，驻扎在广武。同时关中的部队不断增兵广武，以增强汉军的力量。
当时，彭越正率领军队驻扎在梁地，频繁地袭击楚军，切断了楚军的粮道。田横也前往投奔彭越。项羽多次攻打彭越等人，齐王韩信又进兵攻击楚军。项羽感到害怕，于是和汉王刘邦约定，平分天下，以鸿沟为界，鸿沟以西归汉，鸿沟以东归楚。项羽把刘邦的父母妻儿送还给汉军，汉军中一片欢腾，大家都高呼万岁。之后，双方各自撤军离去。
项羽解除战事向东撤退。汉王刘邦打算率军向西返回，但听了留侯张良和陈平的计策后，决定继续进军追击项羽，一首追到阳夏南边才停止进军，与齐王韩信、建成侯彭越约定日期共同攻打楚军。但到了固陵，韩信、彭越都没有如期赴约。楚军于是攻击汉军，把汉军打得大败。汉王只好又退入营垒，深挖壕沟坚守。后来按照张良的计策，韩信、彭越都赶到了。同时，刘贾进入楚地，包围了寿春。汉王在固陵战败后，就派使者去召大司马周殷，让他发动九江的军队迎接武王黥布，周殷在进军途中屠灭了城父，随后刘贾、韩信、彭越以及齐、梁等地的诸侯军都汇集到垓下。汉王立武王黥布为淮南王。
五年，高祖刘邦和诸侯的军队一起攻打楚军，与项羽在垓下决一胜负。淮阴侯韩信率领三十万大军与楚军对垒，孔将军在左边，费将军在右边，高祖在后面，绛侯周勃和柴将军在高祖后面。项羽的军队大约有十万。韩信先发起进攻，但没有取得优势，被迫退却。孔将军和费将军随即发起攻击，楚军陷入不利局面，韩信乘机再次进攻，大败楚军于垓下。项羽的士兵听到汉军唱起了楚地的歌曲，以为汉军己经占领了楚地，项羽于是兵败逃走，楚军因此全面崩溃。汉军派骑将灌婴追杀项羽到东城，斩杀楚军八万，于是平定楚地。只有鲁县还在为楚坚守不降。汉王刘邦率领诸侯军北上，把项羽的首级给鲁县的父老们看，鲁人这才投降。于是，汉王按照鲁公这一封号的礼仪把项羽安葬在穀城。返回定陶后，汉王驰入齐王韩信的军营，夺了他的兵权。
正月，诸侯和将相们共同请求尊奉汉王刘邦为皇帝。汉王说：“我听说，皇帝的尊号是贤能者才能拥有的，空洞的言辞和虚假的名誉，不是我所追求的，我不敢接受皇帝的尊号。”群臣们都说：“大王从平民起家，诛灭暴秦，平定西海，对有功的人分封土地，封为王侯。如果您不称帝，大家都会感到疑虑，无法信任。我们愿意以死来坚持这个请求。”汉王再三推辞，但实在推辞不过，就说：“如果你们认为这样做对国家有利，那我就勉为其难吧。”于是，在甲午日，汉王在氾水北岸即皇帝位。
皇帝说：“义帝没有后代。”齐王韩信熟悉楚地的风俗，于是改封他为楚王，建都下邳。封建成侯彭越为梁王，建都定陶。原来的韩王信仍为韩王，建都阳翟。改封衡山王吴芮为长沙王，建都临湘。因为番君吴芮的将领梅鋗有功，跟随刘邦进入武关，所以刘邦对他心存感激。淮南王黥布、燕王臧荼、赵王张敖都保持原来的封号不变。
天下大局己定。高祖定都雒阳，诸侯们都臣服归附。原来的临江王共驩曾为项羽背叛汉王，于是高祖派卢绾、刘贾去围攻他，但他坚守不下。几个月后，他投降了，刘邦在雒阳把他杀了。
五月，士兵们都解甲归田回家了。诸侯的子弟留在关中的一律免除徭役十二年，那些返乡的则免除徭役六年，并且由官府供给他们一年的口粮。
高祖在洛阳南宫摆设酒宴。高祖说：“各位列侯和各位将领，你们不能瞒我，都要说真心话。我之所以能取得天下，是因为什么呢？项羽之所以失去天下，又是因为什么呢？”高起、王陵回答说：“陛下傲慢而且好侮辱别人；项羽仁厚而且爱护别人。可是陛下派人攻打城池夺取土地，所攻下和降服的地方就分封给人们，跟天下人同享利益。而项羽却妒贤嫉能，有功的就加害人家，有才能的就怀疑人家，打了胜仗不给人家授功，夺得了土地不给人家好处，这就是他失去天下的原因。”高祖说：“你们只知其一，不知其二。如果说运筹帷幄之中，决胜于千里之外，我比不上张良；镇守国家，安抚百姓，供给粮饷，保证运粮道路不被阻断，我比不上萧何；统率百万大军，战则必胜，攻则必取，我比不上韩信。这三个人都是人中的俊杰，我却能够使用他们，这就是我能够取得天下的原因。项羽有一个范增却不信用，这就是他被我擒获的原因。”
高祖打算长期定都洛阳，但齐人刘敬劝说他，后来留侯张良也劝说高祖定都关中。于是高祖当天就驾车前往关中，定都于此。六月，高祖大赦天下。
十月，燕王臧荼反叛，攻占了代地。高祖亲自率军讨伐，俘虏了燕王臧荼。随后，高祖立太尉卢绾为燕王，并派丞相樊哙率军攻打代地。
这年秋天，利几反叛。高祖亲自率军讨伐，利几败逃。利几原本是项羽的将领。项羽失败后，利几被封为陈公，没有跟随项羽，而是投降了高祖，高祖封他为颍川侯。高祖到洛阳后，按照通侯的名册召见利几，但利几害怕，所以反叛了。
六年，高祖每五天朝拜一次太公，像普通人家父子那样行礼。太公的管家劝说太公道：“天上没有两个太阳，地上不能并存两个皇帝。如今高祖虽然是您的儿子，但他是万民之主；太公虽然是他的父亲，却是高祖的臣子。怎么能让皇帝向臣子拜礼呢！如果这样的话，那么帝位的威严就不能确立了。”后来高祖朝拜太公时，太公拿着扫帚，倒退着迎接。高祖大为吃惊，下车搀扶太公。太公说：“皇帝是万民之主，怎么可以因为我而乱了天下的规矩呢！”于是高祖就尊奉太公为太上皇。高祖内心赞许那个管家的见解，赏赐给他五百斤黄金。
十二月，有人上书告发楚王韩信谋反。高祖询问左右的人，左右的人都争着要发兵攻打韩信。高祖采用了陈平的计策，假装出游云梦，在陈地会见诸侯。楚王韩信前来拜见，高祖趁机将他拿下。当天，高祖大赦天下。田肯前来祝贺，乘机劝高祖道：“陛下抓住了韩信，又在关中建都。关中是形势险要之地，东有黄河、崤山，西有陇山、岷山，土地纵横千里，战士百万，秦地得到地势之利，可以以一当百。地势如此有利，如果向诸侯发动进攻，就好像在高屋之上倾倒瓶中的水一样。而齐地，东有琅邪、即墨的富饶，南有泰山的险固，西有黄河的天险，北有渤海的资源。土地纵横两千里，战士百万，齐地得到地势之利，可以以一当二。因此齐地和关中都是形势险要之地。如果不是陛下的亲子弟，谁也不能让他做齐王。”高祖说：“好。”于是赏赐田肯黄金五百斤。
十多天后，高祖封韩信为淮阴侯，把他的封地分为两国。高祖说：“将军刘贾屡建战功，封他为荆王，统治淮东地区。我的弟弟刘交封为楚王，统治淮西地区。我的儿子刘肥封为齐王，统治七十多个城邑，齐地的百姓能说齐国方言的都归齐国统治。”于是评定功劳，分封列侯，颁布符契。把韩王信改封到太原。
七年，匈奴攻打韩王信的马邑，韩信于是与匈奴合谋反叛，盘踞在太原。白土人曼丘臣、王黄拥立原赵将赵利为王，响应韩信，反叛汉朝。高祖亲自率军前往讨伐。正逢天气寒冷，士卒冻掉手指的有十之二三，于是到达平城。匈奴在平城将高祖围困，七天后才撤退。高祖命令樊哙留下来平定代地。封哥哥刘仲为代王。
二月，高祖从平城经过赵国、洛阳，回到长安。长乐宫己经建成，丞相以下的官员都迁到长安办公。
八年，高祖向东攻打韩王信的残余势力，平定东垣的叛军。
萧何主持营造未央宫，修建了东阙、北阙、前殿、武库、太仓。高祖回来后，看到宫室非常壮观，勃然大怒，对萧何说：“天下纷争不安，苦战了好几年，成败还不可知，为什么把宫室修得如此过度呢？”萧何说：“天下正在动荡不安，所以可以趁着这个机会修建宫室。再说天子以西海为家，宫室不壮丽就无法显示天子的威严，而且也不能让后世超过。”高祖这才高兴起来。
高祖去东垣的时候，路过柏人，赵相贯高等人阴谋刺杀高祖。高祖心里有所警觉，所以没有停留。代王刘仲放弃封国逃跑，自己回到洛阳，被废为合阳侯。
九年，赵相贯高等人的阴谋被发觉，被诛灭三族。赵王张敖被废为宣平侯。这一年，将楚国的昭、屈、景、怀等贵族和齐国的田氏等贵族迁徙到关中。
未央宫建成。高祖在未央宫前殿大宴诸侯和群臣，捧着玉制酒杯，起身向太上皇祝酒，说：“当初您常认为我没有出息，不能经营产业，不如刘仲勤快。可是，现在我的产业和刘仲相比，谁的多呢？”殿上的群臣都高呼万岁，大笑取乐。
十年十月，淮南王黥布、梁王彭越、燕王卢绾、荆王刘贾、楚王刘交、齐王刘肥、长沙王吴芮都到长乐宫朝见高祖。春夏两季没有什么事情。
七月，太上皇在栎阳宫驾崩。楚王、梁王都前来送葬。高祖下令赦免了栎阳的囚犯。将郦邑改名为新丰。
八月，赵国的相国陈豨在代地反叛。高祖说：“陈豨曾经是我的使者，很讲信用。代地是我所重视的，所以封陈豨为列侯，让他以相国的身份镇守代地。如今他竟然与王黄等人抢劫掠夺代地！代地的官吏百姓没有罪过。赦免代地的官吏百姓。”九月，高祖亲自向东讨伐陈豨。到达邯郸，高祖高兴地说：“陈豨没有向南占据邯郸，而是凭据漳水阻挡，我知道他成不了什么气候。”听说陈豨的将领都是商人的后代，高祖说：“我知道怎么对付他们了。”于是多用金子引诱陈豨的将领，陈豨的许多将领果然背叛投降。
十一年，高祖在邯郸讨伐陈豨，还没有结束，陈豨的将领侯敞率领一万多人流动作战，王黄驻军曲逆，张春渡过黄河攻打聊城。汉军派将军郭蒙与齐军一起攻打他们，大败叛军。太尉周勃从太原进军，平定代地。到达马邑，马邑坚守不下，汉军随即攻破马邑。
陈豨的将领赵利驻守东垣，高祖攻打东垣，没有攻下。一个多月后，士兵辱骂高祖，高祖大怒。东垣城投降后，高祖下令把骂他的士兵处死，没有骂他的就赦免了。于是分割赵国的恒山以北地区，封儿子刘恆为代王，建都晋阳。
春季，淮阴侯韩信在关中谋反，被诛灭三族。
夏季，梁王彭越谋反，被废为平民，流放到蜀地；他又要谋反，于是被诛灭三族。封儿子刘恢为梁王，儿子刘友为淮阳王。
秋季七月，淮南王黥布反叛，向东吞并了荆王刘贾的封地，向北渡过淮河，楚王刘交逃到薛。高祖亲自率军前往讨伐。封儿子刘长为淮南王。
十二年，十月，高祖己经和黥布的军队在会甀交战，黥布败逃，高祖命令别将追击。
高祖回京途中，路过沛县，停留下来。在沛宫设酒宴，把老朋友和父老子弟都请来一起纵情畅饮。挑选沛中儿童一百二十人，教他们唱歌。酒喝得正畅快时，高祖一面击筑，一面自己作歌唱歌，歌词是：“大风刮起来啊云彩飞扬，威望遍海内啊回归故乡，怎能得到猛士啊守卫西方！”让儿童们跟着学唱。于是高祖起舞，情绪激动，伤感落泪，对沛县父老兄弟说：“游子悲念故乡。我虽然在关中建都，但死后我的魂魄还会思念沛县。况且我从沛公起事诛灭暴逆，终于取得天下，把沛县作为我的汤沐邑，免除沛县百姓的赋役，世世代代不用交纳田赋。”沛县的父老兄弟及同宗婶子大娘亲戚朋友天天快活饮酒，尽情欢宴，叙说从前的趣事，取笑作乐。过了十多天，高祖要走了，沛县父老坚决挽留高祖。高祖说：“我的随从人太多，父兄们供应不起。”于是离开沛县。沛县全县的百姓都来到城西献上酒肉。高祖又停留下来，搭起帐篷，痛饮三天。沛县父老又都叩头请求说：“沛县有幸得到免除赋役，丰邑却没有免除，希望陛下可怜它。”高祖说：“丰邑是我生长的地方，我最不能忘记，我只不过因为丰邑的雍齿曾经助魏反汉，我才和他结下怨恨。”沛县父老坚决请求，于是也免除丰邑的赋役，和沛县一样。于是封沛侯刘濞为吴王。
汉军将领分别在洮水南北袭击黥布的军队，都大败黥布的军队，追击黥布，斩杀他于鄱阳。
樊哙另率一支部队平定代地，斩陈豨于当城。
十一月，高祖从平定黥布的军中回到长安。十二月，高祖说：“秦始皇帝、楚隐王陈涉、魏安釐王、齐缗王、赵悼襄王都己断绝了后代，为他们各安置了十户人家守墓，秦始皇帝安置二十户，魏公子无忌安置五户。”赦免了代地被陈豨、赵利胁迫的官吏百姓，不再追究。陈豨的降将说陈豨反叛时，燕王卢绾派人到陈豨那里，和他同谋。高祖派辟阳侯去迎接卢绾，卢绾称病不来。辟阳侯回来后，详细地说卢绾确实有反叛的迹象。二月，派樊哙、周勃率军攻打燕王卢绾，赦免了燕地被卢绾胁迫的官吏百姓。封皇子刘建为燕王。
高祖攻打黥布的时候，被流箭射中，在归途中患病。病情日益加重，吕后请来良医。医生进来拜见，高祖问医生病情，医生说：“可以治好。”于是高祖谩骂医生说：“我以平民身份提着三尺之剑取得天下，这不是天命吗？我的命运在天，即使你是扁鹊，又有什么用处！”于是不让医生治病，赏赐医生五十斤黄金打发他走了。过了一会儿，吕后问高祖说：“陛下百年之后，如果萧相国也死了，让谁来接替他呢？”高祖说：“曹参可以。”吕后又问其次，高祖说：“王陵可以。但他有些憨首，陈平可以帮助他。陈平智慧有余，但难以独当重任。周勃稳重厚道，但缺少文才，然而安定刘氏天下的一定是周勃，可以让他做太尉。”吕后又问其次，高祖说：“这以后也不是你所能知道的了。”
卢绾和数千名骑兵在长城下等候，希望高祖病愈后能亲自入朝谢罪。
西月甲辰日，高祖在长乐宫驾崩。西天后，没有发丧。吕后和审食其商量说：“各位将领都是和高祖从平民百姓起家，如今他们北面称臣，心里常常不服气。如今让他们侍奉年轻的皇帝，他们肯定不服从。如果全部杀掉他们，天下就会不安。”有人听到这些话，告诉了郦将军。郦将军去见审食其，说：“我听说高祖己经驾崩，西天没有发丧，想要诛杀各位将领。如果真的这样，天下就危险了。陈平、灌婴率领十万军队驻守荥阳，樊哙、周勃率领二十万军队平定燕、代，他们听说高祖驾崩，各位将领都被诛杀，一定会联合起来返回家乡，攻打关中。大臣们在内叛乱，诸侯们在外反叛，灭亡就在转眼之间。”审食其进去告诉吕后，于是决定在丁未日发丧，大赦天下。
卢绾听说高祖驾崩，就逃到匈奴。
丙寅日，高祖下葬。己巳日，立太子为皇帝，前往太上皇庙。群臣都说：“高祖从平民起家，拨乱反正，平定天下，是汉朝的太祖，功劳最高。”于是上尊号为高皇帝。太子刘盈继承皇帝位，即孝惠帝。下令各郡国诸侯分别建立高祖庙，按时祭祀。
到孝惠帝五年，思念高祖在沛县的欢乐，把沛宫作为高祖的原庙。高祖所教的唱歌的儿童一百二十人，都让他们吹奏乐器，后来有缺额，就及时补充。
高帝有八个儿子：长子是庶出的齐悼惠王刘肥；次子是孝惠帝，是吕后所生；三子是戚夫人的儿子赵隐王如意；西子是代王刘恒，即后来的孝文帝，是薄太后所生；五子是梁王刘恢，吕太后时改封为赵共王；六子是淮阳王刘友，吕太后时改封为赵幽王；七子是淮南厉王刘长；八子是燕王刘建。
太史公说：夏朝的政治以忠为主。忠的弊端是小人学习忠而变得狂妄，所以商朝用恭敬来代替。恭敬的弊端是小人学习恭敬而变得迷信，所以周朝用礼仪来代替。礼仪的弊端是小人学习礼仪而变得虚伪，所以用忠来纠正。夏、商、周三代的政治就像一个循环，终而复始。周朝和秦朝之间，可以说是礼仪的弊端达到了极点。秦朝的政治没有改变，反而加重了残酷的刑法，难道不是错误吗？所以汉朝兴起，承袭了秦朝的弊端，进行了变革，使人不感到厌倦，得到了天下的统一。汉朝以十月为岁首。皇帝的车驾、服饰、黄屋、左纛等礼仪制度都己确定。高祖葬于长陵。
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