战争经过
战前准备
舆论准备
汉高祖二年（前205年）三月，刘邦已定殷国复至修武（今河南修武县），适陈平自楚来降，刘邦获得楚之重要情报，又南渡平阴津（今河南孟县东）至洛阳新城，以备东袭彭城。
刘邦接受洛阳一三老董公“兵出无名，事故不成”。明其为贼，敌乃可服”的建议，以项羽杀义帝楚怀王为口实，分派使者向诸侯传檄宣称，天下共立帝，而项羽竟杀害他，真是大逆不道。愿尽发关中之兵，与诸侯共击项羽，为义帝报仇。
檄文传到各国，立即得到不满项羽的诸侯的响应。魏王豹复书请从，刘邦叫他发兵相助。刘邦使者至赵，赵相陈余，却要刘邦杀张耳，方肯听命。刘邦不忍杀张耳，从兵中寻一与张耳面貌相似的人杀了，割下首级特示陈余，余信以为真，才发兵从汉。另一些诸侯则抱观望态度，不愿为项羽出力。因此，项羽处于十分孤立地位。
作战部署
刘邦增调在关中的周勃、樊哙、夏侯婴等部（曹参、灌婴等部，已自河内随渡至洛阳）至洛阳集中。
汉高祖二年（前205年）四月，刘邦乘项羽胶着于城阳之际，率五诸侯军约计五十六万人，向楚都彭城进攻，其进攻彭城战略部署如下：
萧何镇守栎阳，并筹集军资，自渭水、黄河顺流而下，以补给前方；
韩信负责继续围攻废丘之鄣邯；
曹参、周勃、樊哙、灌婴及赵军等部为进攻彭城之北路的纵队，由朝歌经定陶、胡陵，出肖县、彭城；
薛欧、王吸、王陵、为南路纵队由宛经叶县、阳夏，出彭城；
刘邦亲率夏侯婴、卢绾、靳歙、司马欣、董翳和殷王司马印、常山王张耳、河南王申阳、韩王信、魏王豹等诸侯军为中路纵队，由洛阳经雍丘、睢阳出彭城，张良为军师，陈平为参乘。
大军进抵外黄，彭越率军三万来会，刘邦命他继续袭扰梁地，掩护汉军侧背。
大战彭城
汉军进攻
汉二年三月汉王从临晋渡东进。刘邦分三路行军，中路军由刘邦亲自统帅，部将为张良、陈平、韩信，吕泽，张耳，卢绾，夏侯婴以及五诸侯军，是从洛阳直接向东，直取彭城。北路军由曹参、灌婴率领汇合陈余军从粱鲁，与中路军会攻彭城。南路军由薛欧、王吸（或有王陵军）自关中出武关走南阳，攻阳夏，向东进攻彭城。
楚军反击
项羽把大部队留在齐国迷惑刘邦，自己运用骑兵的机动性，绕道彭城西南的萧县。等待刘邦诸军全部进入彭城，混乱不堪，而且大将忙着部署北边建立防御，刘邦等主帅松懈的最佳时机。开始西出萧，向东进攻彭城。项羽选择的是早晨发动偷袭。
选择早晨看见项羽对时机把握的老辣，早晨敌人尚在睡梦中，正处于最疲惫的时候，突然遭遇大规模偷袭，其慌乱可想而知！而自己可以利用早晨天亮明了敌方情况，选择合适有效的战术最大消灭敌人。很多偷袭喜欢放在夜里，这样有利掩藏行踪。但是项羽此次不光要造成敌方混乱，更要全歼敌军。
汉军溃败
项羽在战术的选择上直接攻击刘邦指挥中枢，造成刘邦联军指挥系统瘫痪！这样联军就无法组织有效的反抗，然后项羽死死咬住刘邦的主力进行攻击，不给刘邦喘气的机会。而且利用驱赶的方法把他们逼到河流边上，使他们因为拥挤掉进河中淹死或自相残杀！
而刘邦联军犹如从云雾端落入无底的深渊，昨天还意兴盎然，大胜在握；今天就兵从天降，不知其然！不明白实情的联军又没有得到有效的组织像无头苍蝇四处乱撞，此时正中项羽之计。由于兵力上的极大悬殊，如果硬拼无论如何都是要被消耗怠尽。
这里项羽用骑兵驱赶引诱把联军引向南方的谷、泗水，再此项羽展开攻击，杀联军十余万人。联军为了活命拼命南逃，逃到更南的灵壁东睢水上，这样联军自相残杀，被挤落水10多万。彭城之战终成了一面倒的局势，剩下就是追击残兵败将，扩大战果，收拾残局的事了。可惜由于项羽的兵力单薄，追击战并未产生多大效果，刘邦诸将收拾残兵汇聚荥阳，顶住了楚兵的追击。
战争结果
此役汉军元气大伤，几乎全军覆没，依附于刘邦的诸侯纷纷背汉投楚。刘邦只好收集残部，退守荥阳（今河南荥阳东北古荥镇）。楚汉之间的争斗从此变得更为剧烈残酷。
战争影响
睢水一战，刘邦遭到了自起兵以来的最大的惨败，他的父亲及妻子都被楚军俘获，众诸侯也纷纷背汉向楚。项羽则充分表现出他特有的英勇果敢、雄才大略的军事指挥才能，此战可以说是完胜的结局，项羽不但歼灭刘邦主力，使刘邦陷入“发关中老弱未傅悉诣荥阳”的危机局面；更扭转了项羽四面楚歌，孤立无援的政治局面，重新占据楚汉战争的主动权。
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