為了重回關中，劉邦決定重韓信，並聽從了他的建議，先派遣少數軍隊佯裝修復棧，吸引章邯的注意力。後悄悄，由韓信親率漢軍主力從南鄭北面翻越秦嶺，一路向北，突襲陳倉（今寶雞市陳倉區）。這便是歷史赫赫有名的「明修棧，暗渡陳倉」。
章邯的注意力全部被吸引在褒斜，他，修復這些燒毀的棧，不是一兩的兒，我就守在這兒你劉邦怎樣。但章邯萬萬沒有料，此時韓信正帶精兵從現在的陝西勉縣西入現在的陝西留壩、鳳縣，越過秦嶺，散關直逼陳倉。緊急通報時，章邯夢方醒，趕緊調遣部隊倉皇應戰，後毫無懸念敗走陳倉，緊接著在右扶風畤（今陝西乾縣）又被韓信率軍打落花流水，一路退守廢丘（今陝西鳳縣南星鎮）。《史記．高祖本紀》中這樣記載：「邯迎擊漢陳倉，雍兵敗；還走，止，戰畤，又復敗；走廢丘……」
這一邊，劉邦軍已達咸陽，兵分兩路攻打塞王司馬欣、翟王董翳。司馬欣董翳象徵掙扎了一兩回便相繼投降。
此次還定三秦，劉邦僅了短短四個月，關中幾乎盡收囊中，謂收穫極豐。為什麼漢軍夠此迅猛獲勝利呢？
一是章邯戰敗
章邯戰敗是劉邦還定三秦最至關重的因素，不過他敗這麼難堪倒是誰沒的。章邯乃是秦漢際傑的軍一，雖無法與韓信、項羽這樣的頂級人物相提並論，但歹是「一線明星」了。他從秦二世那裡獲兵權後，敗陳勝、殺項梁、戮田儋（齊王）、燒魏咎（魏王），巨鹿戰前幾乎沒有打過敗仗。即便是後來與項羽遭遇巨鹿，那是被趙高步步進逼，為求保投降的。
劉邦還定三秦，塞王司馬欣、翟王董翳幾乎毫無還手力迅速投降，有章邯被韓信偷襲後，仍堅守廢丘長達十個月久。這樣堅守的意義在於，若是項羽兵發關中，項章二人便裡應外合，使劉邦腹背受敵。項羽不知為何毫無反應，於是，章邯徹底悲劇了。怪誰呢？怪怪他在正確的時間裡遇見了錯誤的人，那就是「明修棧，暗渡陳倉」的韓信。一位軍的失敗證明另一位軍的更加傑與偉，章邯無奈在韓信華麗的功績簿簽了個。
二是劉邦兵盛
劉邦手的士兵們籍貫山東，歸鄉情激勵著奮勇前進。劉邦巧妙利了這樣的潛在動力，一路氣勢極盛，兵鋒勢不擋。
另外據《華陽國志》卷一裡的記載，劉邦就位漢王後，閬中（今四川閬中縣）人范目劉邦的架勢，認為劉邦將來一定會奪，於是建議劉邦召募賨民（巴蜀民）入漢軍，共同平定三秦。這些民是土生土長的少數民族，走山路履平，為前鋒，戰鬥力很強。韓信所功暗渡陳倉，其中就有眾巴蜀民的功勞。
述兩方面的確很重，但還有一個不忽視的因素——項羽坐視不管。項羽聽聞劉邦率軍入關、章邯戰敗，卻始終未兵西征討伐，讓劉邦順利實現了還定三秦的目標。麼匪夷所思啊！
那麼，為什麼劉邦還定三秦的戰役裡不項羽的身影？項羽為諸侯總盟主，眼著劉邦迅速占領關中，為何置若罔聞呢？