公元前206，在萧何的极力推荐下，刘邦和韩信深夜促膝长谈。终于刘邦认可了韩信的军事才能，于是举办隆重的仪式，拜他为大将军。并确立了韩信的“汉中策”以助刘邦“东向争权天下”的方略，随后操练将士积极准备征战疆场。

当初项羽的叔叔项梁，曾解救过被章邯围困的齐国贵族田荣。本来田荣应该知恩图报，但由于田假的原因，田荣与项梁产生裂隙，在章邯围攻项梁之时，田荣不肯出兵相救，最终导致项梁被杀。项羽因此怨恨田荣，灭秦后也没有分封田荣。田荣联合同样怨恨项羽的陈余和彭越，发兵攻占了三齐之地，自立为王，并攻打魏国和常山国。项羽听到之后，十分恼怒，于是就起兵北伐田荣。项羽北伐田荣，给刘邦还定三秦提供了绝佳的时机。

八月，韩信乘项羽进攻齐地田荣之机，出兵东征。出征之前，韩信先派曹参、樊哙率兵一万多人佯修已被刘邦进汉中时烧毁的栈道，随后曹参率领一支先谴队，攻击陇西郡西南部的下辨县（今甘肃省成县西北）；樊哙率领另一支先谴队，沿西汉水继续向西北进军，军锋直指西县（今甘肃省陇南市礼县盐官镇）、上邽（今甘肃省天水市），大有一举攻取陇西郡之态势。

关中守军闻讯，密切注视修复栈道的进展情况，并派主力部队在这条路线各个关口要塞加紧防范，阻拦汉军进攻。韩信“明修栈道”之策吸引了敌军注意力，当敌军的主力被引诱到了栈道一线时，韩信却率大军西出勉县转折北上，顺陈仓小道入秦川，渡渭河于陈仓古渡口，倒攻大散关，对敌人发动突然袭击，轻而易举地拿下了陈仓城(项羽所封雍王章邯属地)，打开了守卫关中平原的大门。

章邯得到消息，火速驰援陈仓。抵达雍县（今陕西凤翔县）时，陈仓城已经陷落。汉军乘胜进攻，与章邯军战于雍城。这时，樊哙也率部来到雍城，章邯不敌，被迫退回废丘（今陕西兴平市）。

章邯的弟弟章平率领一部分败退的雍军退守好畤（今陕西乾县东），兄弟二人分守两城，成犄角之势阻止汉军东进，等待塞国和翟国军队的增援。顺利进军的汉军主力，沿渭河东进，直逼废丘。别部汉军在曹参与樊哙的统领之下，追击章平，围困了好畤。

退守废丘的章邯，得到增援之后，军势复振，举军西出废丘，由壤乡（今陕西武功东南）和高栎（今陕西武功东南）出击反攻。汉军在正面顶住章邯军攻击的同时，秘密调动围困好畤的曹参军和樊哙军南下，从侧翼突袭章邯军。在汉军的两面夹击之下，章邯军大败，再次退回废丘。紧接着汉军主力挥师东进，占领了三秦，奠定了与项羽争雄天下的基础。

还定三秦是韩信生平所指挥的第一个战役，也是楚汉争雄的第一场战役。韩信初出茅庐，一鸣惊人，成功地创造了我国战争史上由汉中进夺关中的战例，使刘邦集团突破封锁，由困顿走向发展，否则将被困死在蜀汉地区，在富饶而封闭的天府之国中被消磨殆尽。韩信出其不意奇袭陈仓，尔后分兵略地，连续作战，迅速占领关中大部地区，确立了刘邦集团东出争夺天下的实力。在这一过程中，韩信的指挥如行云流水，一气呵成，显示了韩信卓越的军事才华。