韩信的首演是治军六亲不认。为了有效提高汉军的战斗力，韩信带领士卒苦练基本功；颁布军中禁令十七条，三军为之震动；驳回汉王的面子，立杀违抗军令的殷盖，上下为之肃然。
刘邦初步看到了这个人身上整军带兵的能力，开始关注韩信，并约来与之交谈。韩信给刘邦分析了当前的局势，大胆提出了举兵东向、还定三秦进而夺取天下的战略构想。“汉王大喜，自以为得信晚。”刘邦大有相见恨晚的感觉，当即全权交由韩信去制定还定三秦的作战方案。
汉王元年（公元前206）八月，一切准备工作就绪，刘邦与韩信率汉军北上，明修栈道暗渡陈仓，占废丘（今陕西兴平）、平定槐里（今兴平东南）、咸阳，仅用了二十多天时间，三秦之地，尽归汉王。
韩信帮助刘邦取得了战略反攻的第一场胜利，实现了汉王与项羽争夺天下的首要目标，为西汉王朝的建立奠定了坚实的基础。
第二年，汉军东出函谷关，很快收复了魏国与河南国，韩王郑昌、殷王司马卬先后投降，刘邦随后联络齐、赵等五路诸侯共计六十万大军攻入项羽的老巢彭城。刘邦在彭城尽情寻欢作乐，项羽乘其不备突袭得手，汉军几乎全军覆没，刘邦只带着身边数人狼狈逃到荥阳。韩信收集失散士卒领兵赶到荥阳与汉王重新汇合，共同阻击楚军。
刘邦任命韩信为左丞相，令其率兵去攻打出尔反尔的魏王豹。韩信巧设疑兵，偷渡黄河，一举俘虏了魏王豹，平定了魏国。这时韩信向刘邦提出，希望增拨三万人马，“臣请以北举燕、赵，东击齐，南绝楚之粮道，西与大王会于荥阳。”韩信提出我给咱从背面去攻取燕、赵，向东占领齐地，然后掉头与西边的您汇合，从而对楚军形成包围圈。刘邦认可，命张耳与韩信一起引兵东北去攻击赵、代。韩信迅速拿下代国，活捉代丞相，接着挥师东向由井陉口向赵发起进攻，在泜水（今河北魏河）生擒赵王歇，斩杀成安君陈馀。
在两军交兵的战场上，韩信似乎完全换了一个人，头脑灵活，手段多样，所向披靡。占领了赵国，赵王的谋士广武君李左车同时被俘，韩信下令不许杀李左车。韩信早已弄清楚，正是这个人在他大军逼近赵国时，曾给赵王提出了一个很好的建议，赵王没有听，假如赵王采纳了李左车的意见，结果或许就不是目前这样，韩信也就不会如此顺利。仗虽然是侥幸打赢了，但韩信从心底佩服这位李左车。他亲自走上前为李左车解开捆绑，“东向坐，西向对，师事之。”请李坐在上位，韩信自己坐在陪坐，像对待老师那样以礼相待。
韩信打算顺势拿下燕、齐，带着这个想法，他去请教李左车。李劝他“按甲休兵”，“镇赵抚其孤”，暂时收兵休养，安抚赵国百姓，赢得人心；然后摆出要大举进攻燕国的架势，“奉咫尺之书以使燕”，再派个说客拿着您的书信去劝降燕国，燕国不敢不降；燕一降，再派一个人去警告齐国，齐国也就跟着归顺了。
韩信按照李左车的这套办法顺利得到燕国，燕国投降后，韩信向刘邦报告了这一胜利的喜讯。
这时候出现了一个小插曲，足见刘邦的小人之心。——对于韩信这样的耿介之士，能让其甘心俯首听命的，只有萧何那种具备宽厚长者风范的人，以刘邦对韩信所采取的卑劣手段，韩信日后的心生异端，似乎也在情理之中。在荥阳，刘邦被项羽围困得够呛，无奈突围到了宛城（属今河南南阳）、叶县（属今平顶山市），尔后又进入成皋（今属荥阳）。这一年六月，刘邦从成皋逃出来，渡过黄河，带着夏侯婴一起来到韩信、张耳驻军的修武县，俩人化装成使者住在旅馆里，天不亮悄悄摸进韩信、张耳的大营，进了韩、张的卧室，“夺其印符”，收缴了他们的将印兵符，然后召集众将，突然宣布队伍调整事项。韩信、张耳起床后才知道汉王到了，大吃一惊。刘邦夺了他们的兵权，命令张耳驻守赵地，给韩信了一个相国的虚衔，让他重新组织人马去攻打齐国。——从这里就能看出来，江山是怎么弄到手的，绝不只是阳光下的光明正大，暗箱里的小动作才是真功夫。