高祖，沛县丰邑中阳里人。姓刘，字季。父亲叫太公，母亲叫刘媪。刘媪曾经休息于大湖岸边，睡梦中与神交合。这时雷电交作，天昏地暗。太公去看刘媪，见到一条蛟龙伏于她身上。后来刘媪身怀有孕，就生了高祖。
高祖，高鼻梁，像龙一样丰满的额角，漂亮的须髯，左腿上有72颗黑痣，仁厚爱人，喜欢施舍，胸襟开阔。常怀远志，不从事一般百姓的生产作业。壮年，试做官吏，当了泗水亭亭长，公廷中的官吏，没有一个不混得很熟，受他戏弄。爱好喝酒，喜欢女色。常常向王媪、武负赊酒，喝醉了卧睡，武负、王媪看见他上面常有一条龙，感到很奇怪。高祖每次来买酒，留在酒店中饮酒，酒店的酒比平常多卖几倍。等到发现了奇怪的现象，年终时，这两家酒店常折毁帐目，放弃债权。
高祖曾经到咸阳服徭役，有一次秦始皇车驾出巡，纵任人们观看，他看到了秦始皇，喟然长叹说：“啊，大丈夫应当像这个样子！”
单父人吕公与沛县县令相友好，为了躲避仇人到县令家做客，因而迁家到沛县。沛县中的豪杰官吏闻知县令有贵客，都去送礼祝贺。萧何为县里的主吏，主管收礼物，对各位贵客说：“礼物不满一千钱的，坐在堂下。”高祖做亭长，向来轻视那些官吏，于是欺骗地在名刺上说“贺万钱”，其实未出一钱。名刺递了进去，吕公大惊，站起来，到门口迎接高祖。吕公这个人，好给人相面，看见高祖状貌，就特别敬重他，领他到堂上入座。萧何说：“刘季本来大话很多，很少成事。”高祖戏辱堂上的客人，自己坐在上座，丝毫不予谦让。酒席就要散尽，吕公以目示意高祖不要走。高祖喝完了酒，留在后面。吕公说：“我少年就好给人相面，相过的人多了，没有一个像你刘季这样的贵相，希望你保重。我有一亲生女儿，愿意作为你执帚洒扫的妻子。”酒席结束后，吕媪生吕公的气。说：“你最初常想使女儿与众不同，把她嫁给贵人。沛县县令与你相友好，求娶女儿，你不答应，为什么自己妄作主张许配给了刘季？”吕公说：“这不是妇孺之辈所能懂得的。”终于把女儿嫁给了刘季。吕公的女儿就是吕后，她后来孝惠帝、鲁元公主。
高祖作亭长时，曾经请假回家。吕后与两个孩子在田间除草，一位老人路过，要些水喝，吕后就请他吃了饭。老人家给吕后相面，说：“夫人是天下的贵人。”吕后让他给两个孩子看相。老人看了孝惠，说：“夫人所以显贵，就是这个孩子的缘故。”看了鲁元，也是贵相。老人已经走了，高祖正好从别人家来到田间，吕后告诉他一位客人从这里经过，给我们母子看相，说将来都是大贵人。高祖问老父在哪儿，吕后说：“走出不远。”高祖追上了老人，向他询问。老人说：“刚才相过夫人和孩子，他们都跟你相似，你的相貌，贵不能言。”高祖便道谢说：“如果真像老父所说，决不忘记对我的恩德。”等到高祖显贵，竟然不知老人之所终。高祖做亭长，用竹皮为帽，这帽子是他派求盗到薛县制做的，经常戴着它，等到显贵时，仍然常常戴着，所谓“刘氏冠”，就是指这种帽子。
高祖因身任亭长，为县里送徒役去郦山，徒役多在途中逃亡。他估计，等走到郦山，大概都逃光了。到丰邑西面的沼泽地带，停下来喝酒，夜间高祖就释放了所押送的徒役。高祖说：“各位都走吧，我也从此一去不返了！”徒役中有十多个年轻力壮的愿意跟随高祖。高祖带着酒意，当夜抄小路通过这片沼泽，派一人前行探路。前行探路的人回来报告说：“前面有条大蛇横在路当中，请回去吧。”高祖醉醺醺地，说：“好汉走路，有何畏惧！”于是，就走上前去，拔剑击蛇，斩为两段，道路打通了。走了几里地，酒性发作，便躺下睡觉。后面的人来到斩蛇的地方，见有一个老太太夜里哭泣。人们问为什么啼哭，老太太说：“有人杀了我的儿子，所以我哭。”人们又说：“老太太，你的儿子为什么被杀了？”老太太说：“我儿子，是白帝的儿子，变为蛇，横在路当中，现在被赤帝的儿子杀了，所以我才哭。”人们认为老太太不诚实，想要给她点苦头吃，老太太忽然不见了。落在后面的人到了高祖休息的地方，高祖已经醒了。他们把刚才发生的事告诉了高祖，高祖听了暗自高兴，暗觉自命不凡。跟随他的人对他日益敬畏。
秦始皇帝常说：“东南有天子气。”因而巡游东方，借以镇伏东南的天子气。高祖怀疑与自己有关，就逃跑藏了起来，隐身在芒山、砀山一带的山泽岩石之间。吕后和别人寻找，常常一去就找到了高祖。高祖感到奇怪，就问吕后。吕后说：“你所处的地方上面常有云气。向着有云气的地方去找，常常可以找到你。”高祖心中高兴。沛县子弟有的听到这件事，很多人都想归附他了。
秦二世元年（公元前209年）秋天，陈胜等在蕲县起义，到了陈县自立为王，号称“张楚”。各郡县大多都杀死长官，响应陈胜。沛县县令恐惧，想要以沛县响应陈胜。主吏萧何、狱掾曹参对他说：“你身为秦朝的官吏，如今要背秦起事，率领沛县子弟，恐怕他们不肯听命。希望您召集逃亡在外面的人，可以得到几百人。利用这股力量胁持群众，群众不敢不听您的命令。”县令就派樊哙去召唤刘季，刘季的队伍已经近百人了。
于是樊哙跟着刘季来到沛县。沛县县令又后悔了，恐怕刘季生变，就关闭城门，派人防守，不让刘季进城，打算杀掉萧何、曹参。萧何、曹参恐惧，翻过城墙依附刘季。刘季用帛写信，射到城上，告诉沛县父老说：“天下苦于秦朝的暴政已经很久了。现有父老为沛令守城，但各国诸侯都已起事，城池一旦被攻破，就要屠戮沛县。如果沛县父老共同起来杀死沛令，选择子弟中可以立为首领的做领导，以响应诸侯军，那就能保全自家性命。要不然，父子全遭杀害，死得毫无意义。”父老们就率领子弟共同杀了沛令，打开城门，迎接刘季，想让他做沛县县令。刘季说：“当今天下大乱，诸侯都已起事，如果推选的将领不胜任，就会一败涂地。我不是吝惜自己的生命，只怕才劣力薄，不能保全父兄子弟。这是件大事，希望另外共同推选一位能够胜任的人。”萧何、曹参都是文官，看重身家性命，怕事情不成，秦朝会诛灭全族，所以都推刘季。父老们都说：“我们平时听到刘季许多奇异的事情，看来刘季是该显贵的。而且又经过占卜，没有比刘季更吉利的。”这时刘季再三谦让，大家都不敢担任，最后还是立刘季为沛公。在沛县衙门的庭院里祭祀黄帝和蚩尤，又用牲血衅鼓旗。旗子一律红色，因为刘季所杀蛇是白帝的儿子，杀蛇的是赤帝的儿子，所以崇尚红色。于是少年子弟和有势的官吏，如萧何、曹参、樊哙等人，都为沛公征集兵员，集合了两三千人，攻打胡陵、方与，回军固守丰邑。
秦二世二年，陈胜将领周章的军队西至戏水而还。燕、赵、齐、魏都自立为王。项梁、项羽起兵于吴。秦泗水郡郡监平率兵围丰，两天后，沛公出兵应战，打败了秦军。沛公命令雍齿守卫丰邑，自己引兵赴薛，泗水郡郡守壮在薛战败，逃到戚。沛公左司马擒获泗水郡郡守壮，杀死了他。沛公回军亢父，到了方与，没有交战。陈王陈胜派魏人周市攻城略地。周市使人对雍齿说：“丰，原来梁王曾迁徙到这里。如今魏地已经攻占的有数十城，你雍齿如果降魏，魏封你雍齿为侯，仍然驻守丰邑。不投降的话，就要血洗丰邑。”雍齿本来不愿隶属沛公，等到魏国招降他，就背叛沛公，为魏防守丰邑。沛公引兵攻丰，没有攻下。沛公病了，回到沛县。沛公怨恨雍齿和丰邑子弟都背叛他，听说东阳宁君、秦嘉立景驹为假王，住在留县，就去依附他们，想借兵攻打丰邑。这时，秦将章邯在追击陈王，别将司马率军向北，攻占楚地，在相屠城，到了砀县。东阳宁君、沛公引兵西进，与司马在萧县西面交战，没有占着便宜。退回来收集散兵，屯聚留县，引兵攻砀，三天攻取了砀邑。收编砀县降兵，得到五六千人，进攻下邑，打了下来。回军丰邑。听说项梁在薛县，带了随从骑兵一百多人去见项梁。项梁给沛公增拨士兵五千人，五大夫一级的将领十人。沛公回来，引兵攻丰。
沛公跟随项梁一个多月，项羽已经攻克襄城回来。项梁把各路将领都召集到薛县，听说陈王已死，就立楚国后人楚怀王的孙子心为楚王，建都盱台。项梁号为武信君。停了几个月，向北攻打亢父，救援被围的齐军，打败了秦军。齐军回齐，楚军单独追击败兵。派沛公、项羽另率军队攻打城阳，大肆杀戮城中军民。沛公、项羽驻军濮阳东面，与秦军接战，击破了秦军。
秦军重新振作，固守濮阳，决水自环。楚军离去，转攻定陶，定陶没有攻下。沛公和项羽向西攻城略地，到了雍丘城下，与秦军交战，大破之，杀了李由。回军攻打外黄，外黄没有攻克。
项梁再次打败了秦军，有骄傲的神色。宋义劝诫他，他不听。秦派兵增援章邯，夜间衔枚偷袭项梁，大破项梁于定陶，项梁战死。沛公和项羽正在攻打陈留，听说项梁已死，带兵和吕将军一块向东进发。吕臣驻扎在彭城东面，项羽驻扎在彭城西面，沛公驻扎在砀。
章邯已经打垮了项梁的军队，认为楚地的敌人不用担心了，就渡过黄河，北进攻打赵地，大破赵军。这个时候，赵歇为赵王，秦将王离围困赵歇于钜鹿城。被围在钜鹿的军队，就是所谓的“河北之军”。
秦二世三年，楚怀王看到项梁的军队被打垮了，心里恐惧，迁离盱台，建都彭城，合并吕臣、项羽的军队，亲自统率。以沛公任砀郡长。封为武安侯，统领砀郡的军队。封项羽为长安侯，号为鲁公，吕臣任司徒，他的父亲吕青作令尹。
赵多次请求援救，楚怀王就以宋义为上将军，项羽为次将，范增为末将，北上救赵。命令沛公西出略地，打入关中。同将领们约定：先攻入关中的，就封在关中做王。此时，秦军强盛，常常乘胜追击，众将领没有认为先入关是有利的。唯独项羽痛恨秦打垮了项梁的军队，心中愤激，愿和沛公西进入关。怀王的老将都说：“项羽为人轻捷而凶猛，狡诈而残忍。项羽曾经攻打襄城，襄城没有留下一个活人，全都活埋了。所经过的地方，无不残杀毁灭。况且楚军多次进兵攻取，（没有获胜，）以前陈王、项梁都失败了。不如另派宽厚长者，以正义为号召，向西进发，向秦父老兄弟讲清道理。秦父老兄弟苦于他们君主的统治很久了，现在如果真能得到宽厚长者去关中，不加欺凌暴虐，应该能够拿下关中。而今项羽剽悍，不可派遣。”终于没有答应项羽，而派遣沛公西进攻取秦地。收集陈王、项梁的散兵，路经砀，到达成阳，与杠里的秦军对垒，打败了秦军的两支部队。楚军出兵攻击王离，把他的军队打得大败。
沛公引兵西进，在昌邑遇见彭越，就和他一起攻打秦军，这一仗没有打赢。回到栗县，遇到刚武侯，夺了他的军队，大约四千多人，（与沛公原来的队伍）合并在一起。沛公与魏将皇欣、魏申徒武蒲的军队联合攻打昌邑，昌邑没有攻下，西进路过高阳。郦食其为里监门，说：“将领们路过这里的很多，我看沛公是一个大人物，有仁厚长者的风度。”就去求见游说沛公。沛公正坐在床上，伸着两腿，让两个女子给他洗脚。郦生不下拜，深深地作了个揖，说：“足下一定要消灭残暴无道的秦朝，就不应该伸着两腿接见长者。”于是沛公站了起来，整理好衣服，向他道歉，请入上座。郦食其劝沛公袭击陈留，获得陈留积聚的粮米。沛公就以郦食其为广野君，郦商为将领，统率陈留的军队，和沛公一起攻打开封，开封没有攻下。向西与秦将杨熊在白马打了一仗，又接战于曲遇的东面，大破杨熊军。杨熊逃往荥阳，秦二世派使斩首示众。沛公向南攻打颍阳，屠了颖阳城。依靠张良攻占了韩国的轘辕。
这时，赵将司马印正要渡过黄河进入函谷关，沛公就北进攻打平阴，切断黄河渡口。向南进发，在雒阳东面交战。战斗不利，回到阳城，集中军中的骑兵，与南阳郡郡守齿奇战于犨，打败了齿奇军。攻取南阳郡的城邑，南阳郡郡守齿奇逃走，退守宛县。沛公引兵绕过宛城西进。张良进谏说：“沛公你虽然急于攻入函谷关，但秦兵众多，又据守险要。如今不拿下宛城，宛城守军从背后攻击，强大的秦军在前面阻挡，这是一种危险的战术。”于是沛公在夜间率兵从另外一条道路返回，换旗易帜，天亮时，把宛城包围了三层。南阳郡郡守打算自杀。他的舍人陈恢说：“死的还早。”他就翻过墙去见沛公，说：“我听说阁下接受楚怀王的约定，先攻入咸阳的称王关中。现在阁下停留守在宛城。宛城是大郡的治所，连城数十，人多粮足，官吏和民众认为投降肯定被处死，所以都登城固守。如果您整天地留在这里攻城，士卒死伤的一定很多；如果引兵离开宛城，宛城守军自然跟踪追击。您向前则失去先入咸阳的约定，后退又有强大的宛城守军为患。为您设想，不如明约招降，封南阳郡守官爵，让他留守，您带领宛城士卒一道西进。许多没有攻下的城邑，听到这个消息，争先打开城门，等待您，您可以通行无阻。”沛公说：“好。”就以南阳郡守为殷侯，封给陈恢一千户。引兵西进，尽皆臣服。到达丹水，高武侯鳃、襄侯王陵在西陵投降。回军攻打胡阳，遇到番君的别将梅鋗，与他一起，迫使析县、郦县投降。派遣魏人宁昌出使秦关中，使者没有回来。这时章邯已经带领全军在赵地投降项羽。
开始时，项羽和宋义北进援救赵，等到项羽杀死宋义，代替他为上将军，许多将领和黥布都从属项羽。打垮了秦将王离的军队，使章邯投降，诸侯都归附了他。等到赵高杀了秦二世，派人来见沛公，想要定约瓜分关中称王。沛公认为是诈骗，就采用张良的计策，派郦生、陆贾去游说秦军将领，用甜头引诱，趁机袭击武关，攻破关口。又和秦军在蓝田南面交战，增设疑兵，多树旗帜，所经过的地方不许掳掠。秦地的群众高兴，秦军懈怠，因此大破秦军。又在蓝田北面接战，再次击败秦军，乘胜追击，彻底打垮了秦军。
汉元年十月，沛公的军队先于各路诸侯到达霸上。秦王子婴素车白马，用丝带系着脖子，封了皇帝的印玺和符节，在轵道旁投降。将领们有的主张杀死秦土。沛公说：“当初楚怀王派遣我，本来是因为我能宽大容人。况且人家已经降服，又杀死人家，不吉利。”于是把秦王交给了官吏，西进咸阳。沛公想要留在宫殿中休息，樊哙、张良劝说后，才封闭了秦宫的贵重珍宝、财物和库房，回军霸上。召集各县的父老、豪杰说：“父老们苦于秦朝的严刑峻法已经时间很长，诽谤朝政的要灭族，相聚议论的要在街市上处斩。我和诸侯们约定，先入关的在关中称王，我应当称王关中。同父老们约定，法律只有三章：杀人的处死，伤人和抢劫的处以与所犯罪相当的刑罚。其余的秦朝法律全都废除。官吏和百姓都要安居如故。我所以到这里来，是为父老们除害，不会有欺凌暴虐的行为，不要害怕。我所以回军霸上，是等待诸侯们到来制定共同遵守的纪律。”沛公派人与秦朝官吏巡行县城乡间，告谕百姓。秦地的百姓大为高兴，争先恐后地拿出牛羊酒食款待士兵。沛公又谦让不肯接受，说：“仓库的谷子很多，不缺乏，不愿破费百姓。”百姓更加高兴，唯恐沛公不做秦王。