随后，韩信和张耳带兵向东占领井陉关，攻打赵国。这一战役，韩信灵活运用了"陷之死地而后生，置之亡地而后存"的兵法，"大破虏赵军，斩成安君泜水上，擒赵王歇"（《史记.淮阴侯列传第三十二》）。这就是"置之死地而后生"的来源，也是"背水一战"的成语出处。
韩信又采取广武君李左车的建议，派说客送信给燕国，果然"燕从风而靡"。再往东攻打齐国，杀楚将龙且，"齐王广亡去，信遂追北至城阳，皆虏楚卒。汉四年（公元前203年），遂皆降平齐"（《史记.淮阴侯列传第三十二》）。
汉五年（公元前202年）刘邦、韩信、刘贾、彭越、英布等各路汉军约计40万人与10万楚军于垓下展开决战。楚军屡战不胜，兵疲食尽。韩信命汉军士卒夜唱楚歌，"项羽卒闻汉军之楚歌，以为汉尽得楚地"，致使楚军士卒思乡厌战，军心瓦解，韩信乘势进攻，楚军大败，十万军队被全歼，项羽逃至东城自刎而死。
汉六年（公元前201年）有人告韩信谋反。刘邦用陈平的计策，说天子要出外巡视会见诸侯，通知诸侯到陈地相会，其实是想要袭击韩信。当韩信来拜见刘邦时，刘邦命人将韩信绑了，韩信当时说了一句千古名言："狡兔死，良狗烹；高鸟尽，良弓藏；敌国破，谋臣亡。"随后，韩信被释放并封为淮阴侯。
