韩信对张耳说：“赵军占据了有利地势，如不见我大将旗鼓，只是看见这一小股军队，是一定不肯应战的。”于是，令人竖起大将旗鼓，杀向井陉关口。陈余见韩信亲自领兵出战，一声令下，赵军营垒大开，数倍于汉军的赵军蜂拥而出，井陉关前顿时变成了血肉横飞的屠场，两军混战到一起。混战多时，两军各有死伤，很难分出胜负。显然，如果再打下去，对汉军是十分不利的。韩信也正是利用了敌军的这种心理，诱其出关。他见时机已到，命令汉军丢弃旗鼓、兵器，缓缓后退。赵军见汉军兵败后退，衣甲器杖丢得各处都是，纷纷争抢，以战后请功求赏。陈余立于军营高处，注视着战场上的变化。他确信韩信此次是真败，于是下令：活捉韩信、张耳者重赏。这样一来，负责守营的赵军将士，看到别人轻而易举地夺取了战功，不禁心动，也冲出来抢夺汉军所抛弃的物品。一时间赵军营门大开，竟无人防守。先前韩信派出的两千骑兵已经神不知鬼不觉地占领了赵军大营，插上了汉军大旗。
也就在此时，韩信、张耳已引军退入背水阵中。陈余见到这种情形，以为韩信已经没有退路，而自己无后顾之忧，完全可以凭借优势兵力来打败汉军，于是，他下令破阵。此时，汉军的形势的确是非常危急的，前有数倍于己的敌军，后有泜水，显然陷入了绝境。如果不打败敌人，只有死路一条。正当汉军不知所措的时候，韩信翻身上马，用剑直指蜂拥而至的赵军，大声对众将士道：“我们后退只有死路一条，只有杀败赵军，才有生路，况且赵军的关隘已经被我们拿下，他们的军心已经乱了。”于是，汉军个个拼死向前，至死不退。这时，天已近午，陈余见一时难破汉军，便下令收军。他认为占有主动权，不必与汉军硬拼，完全可以消耗汉军的锐气，于是退兵，待午饭后再同汉军厮杀。
然而，当赵军退临井陉时，忽见营中插满了汉旗，顿时人心惶惶。这时，后面追兵已到，前面汉军也已杀出，赵军顿时大乱，四处逃散。陈余想控制住混乱局面，然而虽连斩数人，仍难奏效，只得随败兵退到泜水岸边，被张苍率汉兵围住，被杀于乱军之中。不久，赵王歇也被汉军俘虏。
韩信平定赵国后，开始思索如何破齐。韩信深知，齐相田横贤德、有威望，很善于统领部下，能使人拼死效命，而且已调二十万大军驻守历下。韩信最善于以弱克强，所以，此次伐齐抱定了必胜的决心。不过，形势发生了戏剧性的变化：齐王愿意与汉王合兵一处，共灭项羽。原来，在韩信准备伐齐之前，郦食其向刘邦请命，说服了齐王归汉。
由于齐王同意与刘邦共灭项羽，所以齐王与韩信由敌对的双方变成了盟友。不过，韩信手下谋士蒯通却不这么认为，他觉得此时正是进兵的时机。当然，韩信作为一个战略家也认识到了灭齐的重要：一是历下是兵家必争之地，必须夺取；二是趁此灭齐正是良机，毕竟齐国强大，日后不容易攻破。至于齐汉之间达成的合约，这倒不必担心，因为兵不厌诈，毁约也不过分。于是，韩信决定利用和约造成的假象麻痹齐军，然后奇袭破齐。韩信下令：全军乘夜色掩护渡河，灌婴率领骑兵为先锋，绕过齐军驻防的平原县城，昼夜兼程，直扑历下齐军大营，杀对方一个措手不及。
初冬的寒风令人心烦，历下齐军听说要与汉军共击项羽，丝毫没有防备。灌婴所率的汉军骑兵如狂风暴雨，突入齐军大营，大部分齐军还没有醒过来就成了刀下之鬼。齐军主帅华毋伤仓促间组建了一支骑兵一路东逃，灌婴紧紧追赶。华毋伤逃至中途，被灌婴的骑兵赶上，他和他的46位将佐全部成了俘虏。
韩信攻下历下，彻底改变了整个战场的形势，韩信此时南下可以进取彭城，西进可以与刘邦会师，共同夹击项羽。也就是说，项羽的后方与侧翼，全在韩信的掌握之中。两百多年后，东汉开国皇帝刘秀这样评价这场战争：“韩信破历下以开基。”（《后汉书·耿弇传》）这绝非虚语，项羽纵然神勇，也惧怕背有利刃。
韩信一鼓作气，长驱直入，驱兵直取齐都临淄，几乎兵不血刃就攻破了临淄。田氏三兄弟似乎意识到了，眼前的韩信要比那位力拔山兮气盖世的项羽更可怕。
韩信大破齐军，令项羽震惊不已。这时齐王田广派人联系项羽，想与项羽联手共破韩信。项羽自然高兴，派谁去合适呢？项羽苦苦思索，最后决定派龙且前往。龙且是项羽手下能征惯战的骁将，而且有过辉煌的战绩：巨鹿之战、击英布、破彭越。尤其是他麾下有一支楼烦骑兵，更是锐不可当。龙且领命后，率领二十万大军东下与田广合兵一处共同击杀韩信。韩信得知龙且领兵前来，不敢怠慢。
大战前夜，韩信挑选几位精于骑射的将士陪同，悄悄勘察战场地势，经过几天的反复思索和论证，决定偷偷在上游截断潍水，引诱龙且过河，然后半渡击之。计策定好之后，韩信分头布置，各路将官领命而去。几天工夫，一切准备就绪，韩信成竹在胸，一声令下，擂鼓进军。对岸的龙且根本就没有把韩信放在眼里，认为汉军连续作战，已是强弩之末，于是下令开营迎战。
龙且带领楼烦骑兵一马当先，走在最前面，其他楚将也一拥而出向汉军杀来。汉军稍作抵抗就全线溃败，龙且以为韩信真的败了，令楚军紧紧追赶，扬言要活捉韩信。汉军退回到潍水西岸，龙且见潍水已基本干涸，况且汉军已经渡过，没有多想，令楚军马上渡河，自己则率先率领先头部队冲到了潍水西岸。韩信见龙且中计，立即向上游筑堤蓄水的汉军发出信号。堤坝一毁，满床的河水滚滚而下，霎时间，浊浪翻滚，水声震天。楚军的主力部队无法过河，眼睁睁地看着龙且和先头部队被汉军包围。龙且发现中计，但为时已晚，几次想拍马杀出，怎奈汉军太多，根本无法突围，最终被灌婴的部将所斩。龙且的二十万大军死伤过半，剩下的一哄而散。经此一役，项羽再也无力组织这么多人与韩信争夺东方的控制权了。
韩信灭齐后，与刘邦共击项羽，逼得项羽自刎于乌江。韩信在刘邦统一天下的过程中，每战必胜，从未有过败绩，是真正的常胜将军。
韩信替刘邦扫除各路英雄之时，蒯通把当时天下的形势看得一清二楚，认为韩信在楚汉相争中是一位举足轻重的人物，于是想说服韩信脱离刘邦自立为王。他拜见韩信说：“我学过相术，相君之面，不过封侯；相君之背，则贵不可言。”韩信觉得蒯通话里有话，就把他带入密室问道：“卿之所言，是何用意？”蒯通认真地向韩信分析道：“自陈胜、吴广而起，群雄纷争，人才云集，项羽于彭城起兵，攻无不克，战无不胜，威震天下，今困于广武，进展艰难。刘邦率众数十万据有巩洛之地，兵精粮足，山河险要，却不能建尺寸之功，反连遭失败。今天下大势，有贤能者，既能息争，将军如助汉则汉胜，助楚则楚王，楚、汉两主的性命，就操在将军手中。将军何不乘机崛起，脱离楚、汉之争，谁都不助，自立为王，三分天下，鼎足而立，静待时机。以将军之才，又据有强齐之地，拥甲兵数十万，并吞燕、赵，乘势西进，天下谁人不服。将来宰割天下，分封诸侯，诸侯皆感德畏威，争相朝齐，岂不是霸王之业吗？臣闻天予不取，是违反了天命，反受其咎；时至不行，是不用其时，反受其祸。愿将军深思熟虑，勿失良机！”
韩信考虑了一夜，第二天给蒯通的答复是：“汉王待我甚厚，我怎好背叛他呢？”蒯通见韩信为忠义恩惠所绊，继续说：“越大夫文种，助勾践复国灭吴，对勾践有再造之功，尚且被杀，莫忘了兔死狗烹之论。请问，将军之忠，恐怕比不过文种吧！况且功高震主，往往自危；功盖天下，往往不赏。今将军已蹈此辙，归楚楚不信，归汉汉必惧，那又到何处去安身？”韩信听了他的这一番话，觉得十分有道理，但还是下不了决心，不知怎么办好。他对蒯通说：“先生不要再说了，待我深思后，再作决定。”蒯通见说动了韩信，便告辞了。
蒯通静候数日，仍不见韩信有任何音信，有些着急，于是又去找韩信，说道：“时间紧迫，希望将军速作决断。”岂知，韩信已下定决心，不背叛刘邦，当即答道：“先生不要再说了，我决定不负汉王。我侍奉项王时，官不过郎中，位不过执戟。归汉王后，汉王授我大将军印，又封我为齐王，我怎能负之。我曾替汉王擒魏豹，平赵、定燕、灭齐，战功颇多，汉王定不会负我！”蒯通听后，长叹一声，知再说无用，于是转身退出。
早在刘邦通知韩信、彭越围攻项羽的时候，韩信邀功受封为齐王（虽请受“假齐王”，刘邦封他做了齐王，充分满足他的要求）之后才动身增援，已经惹得刘邦大怒，引起了刘邦的警惕。
项羽兵败自杀后，他的好多部下都逃亡在外，其中钟离昧就是一位，被逼得走投无路后，奔往韩信处。韩信念其是旧交，就把他给藏了起来。不久，这件事被刘邦知道了，认为韩信勾结钟离昧谋反，于是下旨命韩信把钟离昧速速押解进长安。韩信接到圣旨后，不忍把老朋友交出去，否认钟离昧在自己这里。刘邦听完回报，不觉大惊，认为韩信拥有重兵，违抗圣旨，有反叛迹象。
