項羽馬不停蹄，終於趕到咸陽城外的鴻門（今陝西西安臨潼區新豐鎮鴻門堡村），和駐紮在灞上的劉邦遙遙相對。正在這時，劉邦軍中的一個中級將領跑來向項羽告密，說劉邦有心稱王，還不准部下殺死秦王子嬰。項羽一聽就火冒三丈，揚言一定要抓住劉邦。范增也在一旁添油加醋，項羽越發盛怒，決定第二天就發兵攻打劉邦的軍隊。
消息很快傳遍楚軍的陣營，有一個人慌了，他是項羽的叔父，名叫項伯。項伯和劉邦的謀士張良交情匪淺，曾經受過張良的救命之恩，聽到項羽要攻打劉邦之後，項伯擔心張良的安危，便在晚上偷偷騎馬跑去找張良，要他快點逃命。張良卻說自己要保護劉邦，他想了想，決定把項伯帶去見劉邦。等劉邦聽了張良說了事情的全部經過之後，他嚇得面無血色，再三向項伯表示自己沒有稱王的野心，只是受了小人的調唆做了些讓項羽誤會的事情。劉邦知道一旦開戰，自己肯定會敗在項羽的手下，不如先得到項伯的幫助，說不定有轉圜的餘地。於是劉邦恭敬地稱呼項伯為兄長，還相約兩人為兒女親家，言辭之中滿是對項伯的敬意和對項羽的稱讚。項伯一看劉邦態度誠懇，就答應回去勸阻項羽出兵，並叮囑劉邦明天務必親自前來拜見項羽。
第二天一早，劉邦就帶著親隨和一些士兵來到鴻門，他把士兵留在陣營外，只和親隨走進軍營。項羽還沒來得及發兵，看到劉邦後感到有些意外，但又不好發怒，遂請眾人入營帳，吩咐侍從端上酒和食物。劉邦在席上態度謙和地把攻佔咸陽的目的告訴了項羽，說自己是在為後來的部隊掃清障礙，請項羽不要聽信小人讒言。這一番話說得項羽心生愧疚，覺得自己對劉邦誤會太深，加上叔父項伯在一旁替劉邦說好話，項羽更加覺得過意不去，殺劉邦的想法也漸漸淡忘了。但范增不時在旁邊做出各種動作來提醒項羽不要忘記當初的決定，可是項羽沒有理會他。范增急得很，他找了個空子離開酒席，在外面攔住項羽的堂弟項莊，想讓項莊進去假裝敬酒舞劍，趁機把劉邦刺死。項莊答應之後就鑽進營帳，二話不說拿起一杯酒便對著劉邦一口喝完，然後請示項羽，希望能給沛公舞一段劍。項羽高興地同意了。於是項莊拔出佩劍左右起舞，慢慢地朝沛公逼近，項伯一眼就明白項莊的真實意圖是想刺殺劉邦，因此他也抽出佩劍和項莊對舞起來，每一次項莊想藉機刺向劉邦的時候，項伯都用自己的身體擋住了。
劉邦眼看席上氣氛緊張，心裡不由得生出幾分害怕，但他表面上裝作沒事人一樣，只是不敢喝得太多。張良看到項莊劍劍都衝著劉邦，知道這次凶多吉少，他尋了個空隙出了營帳，找到等候在外的樊噲，把眼下危機的情勢說給樊噲聽，樊噲立刻衝進營中，橫眉怒對項羽。項羽以為他是來挑起事端的，正準備發難，張良及時趕來，向項羽說明這個人只是劉邦的車伕。項羽放下了防備，並賞給樊噲一碗酒和一隻半生不熟的豬肘子。樊噲也不在乎，直接坐在地上，用劍切下一片片肉送到嘴裡。吃完後，樊噲一抹嘴，先謝過項羽的款待，然後指責項羽忘恩負義，不顧沛公的好意，反而懷疑他；楚懷王在西征之前就曾說過“誰先進入關中，誰就當關中王”，沛公若是稱王，哪會放著滿倉滿室的金銀珠寶不要，還把軍隊退到灞上，等候諸侯國軍隊的到來？要是項王藉故為難沛公的話，又和殘暴的秦朝統治者有什麼兩樣呢？
項羽聽了樊噲的話，不知該如何回答。
樊噲坐下後沒多久，劉邦就借上廁所的機會跑了出來，張良和樊噲隨後也跟著走出來，張良建議劉邦趁機回到灞上，由他留下來和項羽周旋。劉邦這次本來帶了兩件禮物，一直沒有獻出來，他索性把禮物也留給張良，請張良代為獻給項羽和范增，然後他便在樊噲和幾位隨從的陪同之下騎馬趕回自己的軍營。
張良估計沛公離灞上不遠了，這才慢悠悠地走進營帳，項羽眼見劉邦沒回來，很吃驚地問怎麼回事。張良推說劉邦喝醉了酒，怕在項王面前失態，就先回去了，並說這次來之前準備了兩份禮物，白璧一對獻給項王，玉斗一對獻給亞父（項羽對范增的尊稱）。
范增聽了張良的話，氣得拔劍就朝玉斗劈去，玉斗掉在地上成了碎片。想到項羽的心慈手軟，范增在心裡哀歎：日後必將被劉邦趕盡殺絕。
劉邦依靠自己的沉著冷靜和他人的幫助，從項羽手中撿回了一條命，也更加堅定了以後要消滅項羽、奪取天下的想法。項羽隨後不久便佔領咸陽，但他沒有和劉邦一樣安撫百姓，而是把秦王子嬰和幾乎所有王公貴族、文武大臣都殺死了，楚軍還在宮殿裡大肆搶奪珍寶和美女，項羽甚至下令火燒秦宮，大火足足燃燒了幾天幾夜。隨後項羽尊楚懷王為義帝，把參與反秦戰爭的各位將軍封為諸侯王，其中劉邦被封為漢王，英布被封為九江王。每個諸侯王劃分一塊勢力範圍，總共有十八位諸侯王。項羽自封西楚霸王，立都彭城，為諸侯王之首。