随着废丘城破、章邯自刎，关中之地尽数被收入刘邦的囊中。九江王英布也被成功策反，与楚军打了起来，为一路向西撤退的刘邦赢得了些许喘息之机。
于是刘邦沿路一直收集兵力，到了荥阳时，已经有了一些声势，甚至在荥阳城南的京、索两地，打败了楚军的进攻，于是汉楚两军在此对峙。
但是，此时的诸侯国们看西楚威猛不减，纷纷倒戈，作壁上观。先是魏王魏豹向刘邦请示说要回国探望生病的家人，刚一回到魏国，就毁了黄河的渡口，声称反汉归楚。赵国陈馀那边，本是以刘邦杀了张耳为条件才答应一起讨伐西楚，彭城之战后得知刘邦竟然使诈骗他，也坚决拒绝再和刘邦合作。
为了清除北方诸侯国的威胁，并扩大自己的兵力，刘邦采用了韩信、张良等人的建议，决定让韩信带领一部分军队，拿下魏、赵、燕等国。公元前204年，韩信首先击破魏国，将魏豹俘虏。紧接着携张耳举兵东进，拿下了代国。
汉军来到了井陉道西口一带，准备通过井陉道进攻赵国。赵歇与陈馀于是将二十万兵力调集到井陉道东口，准备守株待兔，你韩信区区三万兵力，我就在这儿等着你自投罗网。
这时，陈馀有一部下李左车向陈馀建议——井陉道路窄，汉军必然行军滞缓，粮草辎重，必在最后。让他带一部分军队从旁侧的岔道袭击汉军粮草，汉军进退维谷，又断了粮草救济，赵军只需严守，便可轻易获胜。
奈何陈馀并不买账，一是对自己数倍于韩信的军力自信，再是认为李左车的建议乃诈谋奇计，不屑于用。多年后，刘邦调侃随何“腐儒”一词，用来形容此刻的陈馀倒也正合适。
韩信得知李左车的计策不被采用，便继续让军队前进，进入井陉道。在距离井陉道东口还有三十里时，韩信半夜秘密调拨一支精锐骑兵部队，让他们携带汉军旗帜，迅速通过井陉道，并在东出口处埋伏，等待时机。
在派遣了这支部队后，韩信和张耳带领剩余的部队继续前行。并在次日早晨出井陉道东口、跨过绵蔓河，在绵蔓河东岸摆下“背水阵”。陈馀见此，迅速出击。
背水而战相当于切断自己后路，乃兵家大忌，所以才能轻易引诱赵军出动。与赵军人数众多、且可进可退的有利局面相比，汉军几乎不占半分优势，也正因为这一点，汉军格外骁勇，虽一度后退，却让赵军难以轻易啃下这块“硬骨头”。
韩信引得赵军一路追击，将赵军大营远远甩在身后，终于到了汉军那一支伏兵等待的时机了。这些伏兵迅速抢占了赵军大营，并插上了汉军的旗帜。
见久拿不下汉军的陈馀，决定带兵回营，做暂时的整顿休息。结果可想而知，赵军见自己的大营已被插上汉军旗帜，处处皆是汉军在巡逻守营，顿时军心不稳，方寸大乱。
紧接着便是汉军对赵军的前后夹击了，赵军四处溃散，被汉军全灭，陈馀被斩，赵王被擒。赵国被灭。
井陉之战是中国历史上著名的以少胜多的战役之一，在这场以少胜多的战役中，韩信谋略的重要性自不必提，但也让人叹服于人心的力量何其威猛。
韩信带领的汉军，明知不战必死，何不拼死奋战，为自己搏得生机。赵军占尽优势，于是大意轻敌，二十万兵力，输给了汉军的决心和血性。
这场背水之战，解决了汉军侧翼最大的威胁赵国，韩信率领的军队也可以加速前进，只待灭掉齐国，便可突袭楚军后方，与刘邦带领的汉军主力两相呼应，对项羽形成夹击之势。此战之后，楚汉两军的实力天平，已经慢慢倾斜到了刘邦那一边。