彭城之战前，项羽派人去抓刘邦家眷，刘邦接到丰县任敖的求救信后，令将军樊哙立即前往丰县、沛县，并渡过泗水攻占薛郡。
图-项羽分封
樊哙到丰县后，钟离眛已经抓到刘太公和吕雉跑了。再到沛县，王陵也已经接到自己家眷，他还把其他汉军将领家眷也集中在一起，以防项羽派人来抓人质。不过项羽自始至终没有派人去抓捕刘邦麾下沛县将领的家眷，因这与当时主流道义价值观不符。
于是樊哙渡过泗水，攻击薛郡的邹县、瑕丘、薛县，一度攻到薛郡首府鲁城（曲阜），却只是佯攻，目的是堵截项羽南下救援彭城。西楚薛郡长项冠坚壁清野，也毫无硬碰硬的意思。
项羽北上攻击齐国，每次都是沿泗水北上到薛郡，水陆并进，撤退回彭城，也是原路返回，又近又省力。樊哙游击泗水中游，与彭越控制深沟东西两头，项羽要回援彭城，是无法回避樊哙的。与此同时，王陵在泗水上的沛县，又给樊哙上了一道保险，彭越、樊哙、王陵，三人遥相呼应，组成了一个夹击泗水上西楚军的势态。
刘邦主力，以曹参为先锋，从定陶南下，连克砀县、萧县、彭城，壁垒旌旗，数十里连绵不绝。
接着曹参率军南下，控制了睢水上的相城、竹邑、符离、取虑等城邑，与屯兵下邑的吕泽军连成一线，防止九江王英布北上。
汉王刘邦，率塞王司马欣、翟王董翳、河南王申阳、殷王司马卬、韩王韩信、西魏王魏豹，常山王张耳（已失国）七王开拔到彭城附近。汉军侦骑四出，东边泗水下游和东北方沂水一带，刘邦特意不派重兵布防。如果项羽绕过尼山，从琅琊郡的沂水南下，而田横正大举攻击琅琊郡，那时候项羽腹背受敌，刘邦巴不得形成这种局面。
而赵王歇、代王陈馀南下渡过黄河，却驻扎在济水以北，不肯再过河。二王控制的势力范围，大致相当于战国时赵国疆域，并不比刘邦弱多少。
西魏王豹，在济水以北的临济一带也放慢了脚步。西魏王魏豹的魏国有河东、太原、上党三郡，魏相彭越受封的魏国大致是砀郡和东郡，两国并不接壤，但彭越这两个郡才是战国后期魏国的基本盘，人口也比西魏国多。刘邦封彭越为魏相，那他这个曾经的魏王怎么办？以后是回西魏国，还是留在魏地与彭越争地盘？项羽曾经面临的分封问题，刘邦也遇到了。
项羽在外出征，叔父左尹项缠（项伯）坐镇彭城，他手里兵力也不算少，但一盘散沙。东阳甯君上柱国陈婴投了四次主公，分别是楚王景驹、项梁、楚怀王（义帝）、项羽，他以故乡东阳为中心，占据大小十几个城邑，兵力三四万。项羽处置义帝后，曾从陈婴处调兵一万，后续肯定还会一步步削弱他。
陈婴接到项缠军令后，倒是装模作样北上，骑哨接触到汉军后，便距彭城上百里扎营。两年多后，项羽乌江自刎，陈婴率部投降刘邦，封堂邑侯，食邑1800户。
司徒吕臣本有三万余人，交出部分兵权后仍有两万人。吕臣的父亲吕青是令尹，位在左尹项缠之上。项缠一直想取而代之，彭城留守的这个小朝廷内部斗争激烈。
当汉军出现在彭城以西，吕臣便以阻击汉军为由，带着父亲吕青，向东逃到东海郡，此前他们曾在这里占据几个县。垓下之战后，吕臣投降刘邦，封宁陵侯，食邑1000户。
图-彭城（徐州）的位置
刘邦入得彭城，一洗鸿门宴狼狈逃窜之前耻。左尹项缠其实也还有两三万军队，却莫名其妙没有抵抗，直接投降。连项羽的亲叔叔都不抵抗，还指望外人帮忙？
鸿门宴之前，刘邦被迫与项缠结成儿女亲家，不过双方子女都还小。鸿门宴上，项缠（项伯）与项庄一起舞剑，又救了刘邦一命。刘邦没有为难项缠，仍让他领本部兵马，对其家属、部属秋毫无犯。
刘邦却将西楚霸王宫廷之美女、珍宝，尽数收取享用，日日置酒，大会七王和诸将。部下将士亦皆欢呼畅饮，毫无项羽来犯的消息，众皆放松戒备。
七王当中，除韩王信是刘邦封的，死心塌地跟刘邦，其余六王都是项羽封的。塞王司马欣、翟王董翳，这二王是秦国降将，与项羽关系非同一般，随时可能反水。常山王张耳、河南王申阳、殷王司马卬，这三王自成体系，为自保跟着刘邦作战而已。
刘邦与七个心照不宣的人，天天设宴，塞王司马欣、翟王董翳早就与项羽暗通款曲，只等项羽发难，就要反戈一击。彭城虎穴狼巢，看似安全的地方，实则兵已在颈。
数日前，齐国境内，范增观天象，只见西南方升起几缕杀气，直冲云霄。一阵寒风吹过，杀气竟然荡然无存。范增对项羽道：“恭喜主公，西南方诸侯军，杀气很重，其势不小。待主公出兵，诸侯军却烟消云散。”
刘邦天天在彭城大宴诸侯，只等项羽回援，由樊哙先挡住项羽先锋军，刘邦再率诸侯军围剿。谁知项羽早就在彭城以西的萧县潜伏，也就是在刘邦东来的必经之路上。
其实项羽和钟离眛是一起从薛郡鲁城出发，在胡陵渡过泗水，钟离眛去沛县抓捕刘邦和王陵的家眷，项羽则率领三万精锐骑兵，六万战骑，昼伏夜行，衔枚疾走，来到萧县东南方向，隐藏着附近山区密林中。
萧县以东的大道上，数十骑策马呈点状散开，轮番弯弓搭箭，高度戒备向彭城方向探查敌情，这是汉军的先锋骑哨。
一名骑将位于中间，左顾右盼，观察地形，马鞭指向南边一片密林道：“去五骑，给我仔细察看。”
五名骑兵应声领命而去，余者仍不徐不疾向彭城进发。五骑进到密林，不一会便消失不见。沿着五骑往前几里许，一处茅草棚中，正是西楚霸王的中军大帐。
项羽原本的计划，是在诸侯军的中部杀出，将敌军截成两段，再集结兵力冲击刘邦，务求一举击杀刘邦。然而当骑哨报告发现塞国军队，而且是独立成军时，项羽仍按兵不动。战场时移势迁，项羽随机应变，决定放所有诸侯军过去。
这可急坏了西楚军铁骑将士，不少人的家眷就在彭城。但项羽出征齐国，虽把虞姬安顿在鲁城，其他嫔妃也都在彭城，将士们只好暂时忍辱负重，不露锋芒。
塞王司马欣当年把项梁从关中的大牢中放走，他是项氏的恩公。项羽和司马欣是一类人，都是名门之后，项羽深知司马欣不甘心屈从出身“士”的刘邦，只要有机会就会反戈一击。平民百姓多从眼前利益角度考虑问题，只活在今天，结果往往不理想。名门望族多从利害关系考虑得失，注重结果，再制定正确的路线和行之有效的方法，容易形成世代联盟，结果自然比平民好得多。
刘邦军团总计五十六万大军，刘邦十九万余，其中樊哙和周勃分走八万，只剩十一万余。赵王歇和代王陈馀共九万余、西魏王豹六万余，都没有过济水南下。魏相彭越三万在大野泽，穰侯王陵三万在沛县，周吕侯吕泽近两万一路捡战利品，还屯在砀郡的下邑。其他友军以吕泽为参考，都没有跟上刘邦的步伐，一路上兵器物资美女根本捡不完。
入彭城的诸侯军，共约二十一万。其中汉王刘邦十一万余，塞王司马欣近三万、翟王董翳万余、河南王申阳两万余、殷王司马卬两万余、韩王信近万、常山王张耳（已失国）万余。
二十一万诸侯军，只有汉王刘邦和韩王信的十二万人马一心打项羽，塞王司马欣和翟王董翳四万人马随时可能倒戈，河南王申阳、殷王司马卬、常山王张耳五万余人不会尽全力。
一日清晨，项羽高据乌骓马，霸王戟指向东边道：“敌军大多屯在彭城外，我们只杀敌，不攻城。若刘邦不跑，便杀尽汉兵。”
号角声起，三万人六万骑（一人配备两匹战马）奔腾而下，充天塞地而来，犹如一阵狂风，席卷向东。途中但凡有任何诸侯军出现，均在顷刻间身首异处。
彭城地处中原的东南方，春秋战国几百年，很少遭遇兵戈。但秦末彭城成了战争的中心，秦嘉、项梁都攻击过彭城，残破不堪的外城还未完全修复，有多处断城墙，根本不能凭险而守。
诸侯军惶恐，西楚军是从西面来的，难道项羽是从天而降吗？
诸侯军无力抵敌，投戈弃甲，没命奔逃，一路自相践踏，惊恐地重复一句话：“霸王来了…”。楚骑从后掩杀，三万铁骑在平原上的冲击力，不亚于三十万步兵。
彭城以东几里便是泗水，南边有一条支流为东睢水，诸侯军一直逃到泗水岸边，遥望河水广阔，无船可渡，背后西楚兵追来，杀声震天。诸侯军便沿着泗水南逃，被楚骑杀得人人胆丧，只顾向前狂奔，不敢回敌，在泗水的支流东睢水前止步。诸侯见东睢水不如泗水宽阔，眼看楚骑追急，便跳入水中，希望游到对岸。谁知河水甚深，奔流又急，一入其中，尽皆溺水沉没，东睢水为之断流，诸侯军被杀及死于水中十余万人，大部分是汉军。
塞王司马欣和翟王董翳当场投敌，因各自旗号不同，各方势力一目了然。其他诸侯就没这么幸运了，河南王申阳、殷王司马卬、常山王张耳这四人根本不想和项羽搏命，然而项羽可不想放过他们。此战项羽击杀河南王申阳、殷王司马卬，并其军。韩王信算是有些本事，率军突围而走，若非项羽兵力不足，他是很难逃走的。常山王张耳正是老奸巨猾，行若狐鼠，秦始皇抓不到他，赵王武臣、赵王歇也都拿他没办法，这次在项羽眼皮底下率军溜了。
刘邦拨马落荒而走，起初他不信项羽真的来了，只是对方疑兵之计，但见到项羽亲兵之一丁公，刘邦再无迟疑，立即率残部北逃。丁公与韩信有交情，知道韩信做了汉国的大将军，顺便卖个人情，没有死缠烂打。
诸将拼死保着刘邦杀条血路北走，不久项羽亲率骑兵追来，四面围之三重。刘邦困在垓心，亲兵左冲右突，不能突围，如网中之鱼、笼中之鸟。
项羽传令军中：“有生擒或杀死汉王者，封之为王。若敢私自放走者，诛及三族！”
西楚兵闻令，人人奋勇当先，各图封王之赏。
汉军自早晨战至午后，尚未进食，又兼一路奔走，人饥马乏。楚骑乘胜而来，锐气正盛，势如潮涌。
万分危急之际，忽有大风从西北而来，声如千军万马，所过之处，树木尽拔，屋瓦皆飞。但见满空中沙石弥漫，吹得人目不开，霎时间天昏地暗，漆黑如夜。此风正向着西楚骑兵迎头打去，势不可挡，楚骑战马受惊，立脚不住，各自向外围散开。
刘邦虎口逃生，急率亲兵趁势夺路北走，逃出重围，身边仅有数十骑。刘邦到此刻都不知道项羽潜伏在萧县东，以为西楚军和樊哙大战，项羽突破封锁南下。恰好路上遇到薛欧、王吸，奉命带着刘邦家眷南下。
刘邦抵达彭城时，便派人令薛欧、王吸带家眷到彭城。此刻刘邦与一对子女团聚，北上与樊哙会师，仍然是一个不错的选择。但这等常规操作，项羽岂会想不到？刘邦果断放弃北上，立即向西转向芒砀山，那里是他的福地。
这几年刘邦三次到砀县，第一次是为躲避秦军抓捕，在芒砀山躲了11个月，保了一命。第二次是攻克砀县，得俘虏五六千人，战俘比士兵还多。第三次是打不下昌邑，便回到砀县休整，迎来了郦食其这个福星，接着便收郦商四千兵，打下重镇陈留。
不久后面追兵又来了，这次是项羽麾下的将军季布，紧一阵、慢一阵在后追赶，太尉卢绾得薛欧、王吸千余兵力，不断组织步兵阻击，刘邦狼狈不堪，落荒而走。
好在项羽分兵多路追击，季布人马不多，刘邦等逃到芒砀山北侧的砀县，数百人大半着枪中箭，饥渴困乏，面无人色。
彭城之战，项羽三万骑大破刘邦五十六万大军，斩首和掳获二十余万，是冷兵器时代骑兵对步兵的一次巅峰之作。项羽损失了数千骑兵，战马则只剩十之一二。不过项羽兼并了塞王司马欣、翟王董翳之兵，获得河南王申阳、殷王司马卬及汉王刘邦部分兵力，增加约十万人马。
图-彭城之战后形势
彭城之战前后，齐相田横率军疯狂攻击西楚的琅琊郡，攻占大部分城邑。接下来项羽迫不得已还要北上与田横和谈，才能西进荥阳和刘邦决战，这给了刘邦喘息之机。
