刘邦到30多岁后，才当了个亭长，亭长是当时地方上最小的官员，担任的职责往往是苦差，经常要押送一些犯人到北方去修长城、造宫殿。有一次，刘邦押送一百多犯人到咸阳去，这些犯人实际上都没有罪。刘邦也很同情他们，便看得不严，于是在路途上陆续逃走了许多人。按秦朝当时的法律，押送犯人时犯人逃走便要判亭长的死罪。
刘邦想，这样到了咸阳，等于送死，还不如自己也逃掉算了，便把人一起集中起来说，让他们自由逃亡，自己也跑到偏僻的地方躲起来，有几十个无家可归的人表示愿和刘邦一起走，刘邦便带领他们一齐在山林中四处逃亡。
公元前209年，陈胜、吴广发动了起义，全国各地纷纷响应，原来被秦始皇灭掉了的六国的后代又纷纷出现，自立为王。刘邦在萧何、樊哙等人的帮助下，攻下了沛县，自称沛公，很快便聚集了二三千军马。不久，陈胜、吴广战死，项羽叔侄俩的力量强大起来，刘邦便率领自己的人马投奔项梁，项梁认为刘邦是个难得的人才，便专门拨出一支队伍给刘邦领导，让刘邦和项羽等大将并肩作战。
在农民起义的打击下，秦朝统治很快便被推翻了，项羽成了各路起义军的霸主，他自称西楚霸王，分别把各路起义军领袖封为王、侯，刘邦被封为汉王，住在汉中，管辖范围相当于今天的四川一带。
刘邦不甘心住在这么偏远的地方，便接受了韩信的计策，一面慢吞吞地修出四川的栈道，麻痹项羽的注意力，一面从陈他（今陕西省宝鸡市东）突然出兵，向项羽发动进攻，发起了历史上有名的楚汉战争。
在楚汉战争中，刘邦一开始总是打败仗，好几次差点把性命都弄丢了，好在刘邦任用了一大批像张良、萧何、韩信这样杰出的文武人才，后方稳固、兵力充足，终于反败为胜，最后，在垓下（今安徽省灵璧县南）围住了项羽的军队，用四面楚歌的计策（让军士们唱楚国的民哥，项羽的士兵都是楚国人，听到家乡的歌声，纷纷想家，失去了斗志）打败了项羽，最后取得了战争的胜利。
楚汉战争结束，刘邦当上了皇帝。在刘邦当皇帝的这一段时间里，他听从自己的大臣萧何、张良、陈平等人的计谋，采用“无为而汉”、“与民休息”的政策，对老百姓减轻税收，鼓励他们从事农业生产，在灾荒的年成里有时还免除农民的税收，提高他们参加生产的积极性。同时，刘邦还大规模地裁减军队，让他们参加生产，自食其力。在国防上，刘邦与边境各国尽量不发动战争，并与匈奴结为儿女亲家，安定了边境，也就省下了大量的人力、财力，使国家的经济得到了较快的发展。刘邦死后，他的儿子汉文帝当了皇帝，追封刘邦为高祖。
后来，历史上便称刘邦为汉高祖。