韓信多次同蕭何交談，蕭何也十分賞識他。劉邦被項羽封為漢王(實為排擠到漢中)，從長安到達南鄭，就有數十位將領逃亡。韓信估計蕭何等人多次在劉邦面前舉薦過自己而漢王不用，也逃走了。蕭何聽說韓信逃走，來不及向劉邦報告便去追趕韓信。軍中有人向漢王報告“丞相何亡。”(《史記·淮陰侯列傳》)劉邦大怒，如失左右手。過了一兩天，蕭何前來進見，劉邦且怒且喜，罵到蕭何為何逃跑，蕭何說他不敢逃跑，他只是去追逃亡的韓信。劉邦又罵到“諸將亡者以十數，公無所追;追信，詐也。”蕭何說：“諸將易得耳。至如信者，國士無雙。王必欲長王漢中，無所事信;必欲爭天下，非信無所與計事者。顧王策安所決耳。”(《史記·淮陰侯列傳》)劉邦表示自己也想向東發展，絕非甘居漢中，定要取天下。

韓信派人暗中探聽，得知李左車的計策沒被采納，非常高興。大膽引兵前來，離井陘口三十里駐扎下來，半夜選二千輕騎兵，人持一面紅旗，從小路來到山坡上偽裝隱蔽起來，窺視趙軍，并且告誡將士：趙軍見我軍出擊，一定傾巢而出，你們就乘機迅速沖入趙軍營地，拔掉趙國旗幟，插上漢軍紅旗。同時命令副將傳令大家：“今天打敗趙軍之后會餐。”將士們誰都不相信，只好假意稱是。韓信又召集將領們分析認為，趙軍已先占據了有利的地勢，他們在未見到漢軍大將旗鼓之前，定會擔心我們遇到阻險而退兵，是不肯輕易發兵攻打我們的。于是韓信派一萬人為先頭部隊，背靠河水擺開陣勢，趙軍見漢軍擺出只有前進而無退路的絕陣，都大笑不已。天剛亮，韓信打起了大將軍的旗號和儀仗鼓吹，擊鼓進軍井陘口。趙軍果出營迎擊，大戰良久，韓信、張耳棄鼓旗，佯裝打敗，退到河邊的軍陣之中。趙軍見狀，果然傾巢而出追逐韓信、張耳，爭奪漢丟下的旗鼓。韓信、張耳退人河邊陣地，水上軍迎戰趙軍，各個拼死作戰，趙軍無法把他們打敗。這時韓信所派的二千輕騎兵，等趙軍傾巢而出追擊漢軍，爭奪戰利品的時候，立即沖入趙軍營壘，拔掉趙軍旗幟，豎起二千面漢軍的紅旗。趙軍久戰不勝，想退回營壘，卻見營中遍是漢軍紅旗，大驚失色，認為漢軍已經把趙王及其將領全部俘虜了，于是陣勢大亂，四散奔走逃告。趙將雖斬數人，竭力阻止，卻不見成效。這時漢軍兩面夾擊，大破趙軍，在泜水(今河北省魏河)斬殺成安君陳余，活捉了趙王歇。

韓信又下令軍中不許殺李左車，有能擒者賞千金。不久，擒獲廣武君，韓信親自上前松綁，請廣武君面東而坐，自己執弟子之禮。

韓信大獲全勝，諸將前來祝賀，問到：“兵法上說，布陣應是‘右背山陵，左對水澤’，如今將軍卻背水為陣，還說破趙軍之后會餐，當時我們不服，然而取勝了，這是什么戰術？”韓信說：“此在兵法，顧諸君弗察耳。兵法不曰‘陷之死地而后生，投之亡地而后存’乎？且信非得素拊循士大夫，經所謂‘驅市人而戰之’也，其勢非置死地，人人自為戰;今即予生地，皆走，寧尚得而用之乎！”(《漢書·韓信傳》)諸將聽了都自嘆不如，更加佩服韓信的用兵之術了。

漢十年(前197年)，陳豨果然謀反。劉邦親自率兵前去征討，韓信稱病不隨高祖出征，暗地里派人到陳豨處聯絡，要陳豨只管起兵，自己定從京城策應。韓信與家臣謀劃：可以在夜里假傳詔旨，赦放那些在官府中的囚徒和官奴，然后率領他們去襲擊呂后和太子。部署已定，只等陳豨方面的消息。這時韓信的一位門客得罪了韓信，韓信囚禁了他并準備殺他。那位門客的弟弟就向呂后密告韓信要謀反的情況。呂后打算把韓信召來，又恐怕韓信的黨羽不肯就范，于是與相國蕭何商議，假裝有人從皇上那里來，說陳豨已被殺死，諸侯群臣都前來進宮朝賀。蕭相國欺騙韓信道：“雖然您有病，還是要勉強朝賀一下。”韓信入朝進賀，呂后派武士把韓信捆縛起來，在長樂宮中的鐘室里斬殺了他，并被誅滅三族。韓信臨斬時說：“吾不用蒯通計，反為女子所詐，豈非天哉！”(《漢書·韓信傳》)韓信被誅滅三族，也包括韓信自己。對于在長樂宮中的鐘室里斬殺了他，這只是后人對韓信懷念所造的，不是真的.