公元前206年四月，项羽在得到楚怀王的同意后，自立为西楚霸王，并分封刘邦、章邯等十八个诸侯王，并命他们各自前往封国，但由于利益分配不均，诸王心中不满，但迫于项羽威名，只好忍气吞声接受封号，于四月各自领兵返回封地。
项羽在还都彭城途中，派遣将士逼迫楚怀王熊心徙往郴县，熊心无奈只得前往，但左右群臣，依恋故乡，怨声载道，未肯速徙。项羽大怒，暗令九江王英布、衡山王吴芮、临江王共敖，于途中将义帝击杀。
同年五月，齐国贵族后裔田荣不满分封，赶走齐王，杀胶东王，自立为齐王，并授彭越将军印，令其在梁国旧地反楚。同时又与刘邦相约，共同起事，联手反楚。
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此时，项羽陷入了前所未有的危机之中，在面临背腹受敌与兵力悬殊的险恶环境下，项羽充分展示了其军事才华，他命令部将留下继续攻齐，自己则率精骑三万回袭彭城，在击破樊哙等军后，连夜抵达肖县，并在拂晓时，向汉军侧背进攻，战至中午便大破汉军。面对项羽的突然袭击，联军无法组织有效的抵抗，自相践踏，乱作一团，被项羽军于彭城近郊斩杀10余万人。
刘邦率军溃逃，项羽从后追击，至灵壁以东的睢水上，再斩杀汉军10余万人。刘邦军逃入睢水，溺死者不计其数，“睢水为之不流”。项羽正欲将其残部聚歼之际，忽然大风骤起，一时间飞沙走石，天昏地暗，刘邦趁此机会，仅带10余名骑兵突围而逃，此战以汉为首的反楚联盟几乎全军覆没。