汉王恐楚兵追到，引众趋砀，转至虞地。傅宽待汉王于怀县。汉王自起兵以来，从未经此惨败，颇为伤感，乃与张良商议说：“吾欲捐关东之地，与彼一同拒楚，何人可与共事者？”张良说：“九江王英布，楚之枭将，与项王有隙；彭越居齐反梁，有才勇，此二人可使。而汉王之将中，独韩信可嘱大事。大王果欲捐关东之地，捐此三人之一，楚可破也。”汉王因向众将发泄说：“如尔等者，无足与计天下事!”此话一出，谒者随何应声而进，问：“不审陛下所谓何事？”汉王说：“孰能为我使九江，说英布发兵击楚，如得滞留项王数月，我必取天下！”随何说：“臣请使之。”汉王见随何愿往，因便一试，使与二十人同去。

五月，汉王至荥（xíng）阳，各路败军纷纷来会。韩信驻兵关内，废丘半年未下，闻听汉王兵败，随即引兵出关，沿路收拾逃兵，与汉王会于荥阳。萧何招募关中民夫和粮草辎重随后赶到。郦商、周勃诸将同时到达。汉军势复振。

韩信一到，立即组织反击。周勃攻取曲逆；樊哙收复鲁、梁地，驻守广武；曹参、灌婴击败王武、程处、魏公申徒、柱天侯、羽婴军，收复雍丘、外黄、燕县、衍氏、武强、菑（zī）南、昆阳、叶县等地。 从荥阳至成皋、巩县、洛阳，沿路挖壕沟，筑壁垒，修要塞，设兵机，构筑起一条千里长的防御体系。因关中粮草屯于敖仓（在今河南荥阳东北敖山），又于荥阳、成皋直至黄河南岸，筑甬道，输送粮草，徙周勃守敖仓。

当时，楚军常来乘胜逐北，与汉军战于荥阳南，京(今河南荥阳南)、索（今河南荥阳)间。汉军初战不利。楚军骑兵势强，汉王想择军中善骑者为将，教习军士骑射。众人都推故秦骑士重泉人李必、骆甲。李必、骆甲说：“臣故秦民，恐军中不信，愿得大王左右善骑者傅之。”军中之将，唯灌婴年最少，又数力战，乃以灌婴为中大夫令，李必、骆甲为左右校尉，日夜教习军士骑术。骑精，复与楚战，大破楚军。由于汉军有力回击，再加上楚境内有汉将缯贺等人留散游击，彭越在梁地牵制项王，楚军以此不能过荥阳西。

六月，汉王还栎阳，立刘盈为太子，大赦罪人。终觉废丘不下，是心头刺，乃命韩信、曹参、樊哙引兵入关，再攻废丘。

韩信稍作勘测，便有攻城计策。

这天夜里，章邯正在酣睡，忽闻宫外大噪，急切起来一看，街道竟成河港，不知哪里来的洪水，从四面八方涌入，越涨越高……城外一片汪洋，喊声大作。原来废丘地势低洼，河床高过城池，韩信叫军士堵住下游，扒开河堤，来了个水没废丘。

兵民淹死无数，活着的或爬上城墙，向城外汉军求饶；或围聚宫中，跪求章邯开城投降。章邯不想有此一劫，穷极没法，只想一死了之，因对众人说：“吾原为秦将，本欲挽大厦于将倾，不意秦数已尽，回天无力，中投项王，已属无奈，今复投汉，吾将以何面目立于世上，不如一死以谢关中父老！吾死之后，尔等可去投汉矣。”说着提起青锋剑向项上抹去。手下欲救，已来不及。章邯倒也还有气节！

章邯一死，城中兵民立即竖起白旗。不多时，水即退去，雍兵开城投降。废丘遂下，更名槐里。关中尽定。汉王见韩信能轻取废丘，从此对他产生看法。

八月，汉王前往荥阳，使萧何留守关中辅佐太子，遣人往定陶迎娶戚夫人。萧何制订法律制度，建立宗庙、社稷、宫室、县邑，事有缓急，先行处理，事后奏闻。这年，适逢关中大旱，斛米万钱，人相食，萧何从蜀中调粮，度过难关，关中遂得大治，民富庶，自给有余，为前线源源不断输送军资、兵源。汉王因多次遣使慰劳萧何。鲍生对萧何说：“汉王势穷，诸侯多叛，数遣使劳君者，有疑君心也。为君计，莫若遣子孙昆弟能兵者悉付军中，汉王必益信君。”何从其计，把宗族二十余人发往前线。汉王大喜，命将一干人员置于后军从事。