汉三年（前204年），是楚汉之间战斗最激烈的一年。这一年楚汉一直处于拉锯状态，发生了大大小小的战役，表面上看起来谁也没有占到便宜，但是汉军阵营中崛起的一个十分重要的人物是不容忽视的，他就是韩信。
自刘邦从偏远的汉中之地返回关中，韩信便为刘邦立下了赫赫战功。项羽在彭城大破刘邦，许多诸侯纷纷背汉归楚，给刘邦造成了巨大的危机，此时汉军制定了正面坚守、侧翼发展、敌后袭扰的战略方针。其中的“侧翼发展”是让大将韩信率军开辟北方战场，逐次歼灭黄河以北的割据势力，向楚军侧背发展，这是这一战略计划的重要环节之一。韩信不负众望，首先率军击灭了魏王豹，平定魏地。黄河北岸的代、赵、燕三个割据势力投靠楚国，成为楚的羽翼。韩信接下来的任务就是要平定这些诸侯国，使项羽陷于孤立。
十月，韩信刚刚平定了代地，活捉了代国的相国，收编了代国的军队，代地聚集的金银珠宝都尽收囊中，收获颇丰。但是此时荥阳正处于生死存亡之际。刘邦一道命令，调走了韩信的精兵强将及随军粮草，韩信成了“光杆司令”。刘邦让韩信打仗，又不给韩信兵，有点不近情理，但是由此也可以看出刘邦对韩信能力的绝对信任。
没了精兵，韩信并不气恼，重新招募了三万新兵，和刘邦派来的张耳部一起越过太行山，向东挺进，准备向赵国发起攻击。赵王歇、赵军主帅陈余闻讯后，即以号称二十万的大军集结于井陉口防守。
刘邦对韩信的能力深信不疑，韩信也颇为自负，但是对他来说，这一仗并不是那么有把握。韩信认真地分析了两军战略形势：井陉口是太行山有名的八大隘口之一，在它以西，有一条长约几十公里的狭窄驿道，易守难攻，不利于大部队的行动；赵军扼守住井陉口，居高临下，以逸待劳，且兵力雄厚，处于优势和主动地位；韩信麾下只有数万之众，而且都是缺乏战斗经验的新兵，千里行军，士气虽高涨，但身体疲乏，处于劣势和被动地位……
从各个方面来看，汉军都是劣势，手下的一些军官不由得犯嘀咕：“这一仗该怎么打呢？”韩信不动声色，暗暗观察赵军动态，然后悄悄派出了“间谍”混进赵军，以期得到更多的军情。两军暂时处于平静对峙状态。
果然，没几日，派出去的探子带来了一些对于韩信来说非常有利的消息。
原来，赵军主帅陈余手下有一位名叫李左车的谋士，很有战略头脑，他向陈余认真地分析了当时的形势：韩信越过黄河，灭了魏、代，现在乘胜进攻赵国，士气旺盛，“其锋不可挡”，所以赵军要暂时避开汉军的锋芒。但是汉军的军粮必须从千里以外运送，补给困难；井陉口道路狭窄，车马不能并行，因此汉军粮草输送不会通畅。鉴于这一分析，李左车进而向陈余建议：由他带领奇兵三万人马从小道出击，去夺取汉军的辎重，切断韩信的粮道；而由陈余本人统率赵军主力深沟高垒，坚壁不战，与韩信军周旋相持。李左车认为只要运用这一战略，就能使韩信求战不得，后退无路，不出十天，便可以彻底消灭汉军。否则，赵军是一定会被汉军打败的。
张耳听到这里，叫了一声“好险”，要是依照李左车之计，后果不堪设想。韩信沉默不语，让探子继续讲下去。
但陈余是非同一般的刚愎自用、迂腐可笑，他认“义兵不用诈谋奇计”的死理，认为韩信兵少且疲，不应避而不击，断然拒绝采纳李左车的作战方案。
这个消息让韩信非常高兴：一、赵军主帅原来是一肚子草；二、可以执行自己的计划了。沉思几日，韩信终于和手下谈笑风生起来，熟悉韩信的人都知道，韩信对这一仗是“胸有成竹”了。
第二日，他下令部队开进到距井陉口三十里的地方扎下营寨，立即召集手下大将，定下了出奇制胜的战略部署。到夜幕低垂时，汉军上下厉兵秣马，气氛紧张，等待行动命令。半夜时分，万籁俱寂，夜色朦胧，韩信下令：兵分三路。两千名轻骑，每人手持一面汉军的红色战旗，由偏僻小路迂回到赵军大营侧翼的抱犊寨山潜伏下来，准备乘隙袭占赵军大营，断敌归路；另派一万人为前锋，乘着夜深人静、赵军熟睡之际，越过井陉口，到绵蔓水东岸背靠河水布列阵势，以迷惑调动赵军；剩下所有的兵卒，由韩信统率，听从指挥。部署结束，三路兵马各就各位，东方渐渐露出鱼肚白，决战的一天悄然来临了。
赵军对潜伏的汉军毫无觉察，陈余在阵前望见汉军背水列阵，无路可以退兵，心中禁不住窃窃哂笑：“都说韩信是天下第一奇人，我看不过如此呀……”认为其根本不懂得用兵的常识，对汉军更加轻视。陈余的轻敌和粗疏就是韩信利用的弱点。
天大亮之后，韩信亲自率领汉军，打着汉军大将的旗帜，向井陉口东边的赵军逼了过去。陈余见状，踌躇满志，一心想拿天下第一奇功，毫不犹豫离营迎战。两军戈矛相交，厮杀了一阵子后，韩信就佯装战败，让部下胡乱扔掉旗鼓仪仗，向绵蔓水方向后撤，与事先在那里背水列阵的部队迅速会合。这种姿态迷惑了赵王歇和陈余，他们误以为汉军真的打了败仗，于是就挥军追击，倾全力猛攻背水阵，企图一举全歼汉军。
背水一战的汉军士兵看到前有强敌，后有水阻，无路可退，所以人人死战，个个拼命。赵军虽然在人数上占据绝对优势，却没有捞到半点好处。这时，埋伏在赵军营垒侧翼的汉军两千轻骑则乘着赵军大营空虚无备，突然出击，袭占赵营。他们迅速拔下赵军旗帜，插上汉军战旗，一时间红旗林立，迎风招展，非常威风。
赵军久攻背水阵不下，陈余不得已只好下令收兵，回望大营，心中一惊，连忙问左右：“为什么军营全是红色的旗帜？”手下的人一会儿来报：“汉军已经占领了大营！”陈余一听，豆大的汗珠就滴了下来，这才明白自己真是小视韩信了，下令马上回击。但是大部分赵军都发现自己大营上插满了汉军红色战旗，老巢已经易手了，顿时惊恐大乱，根本不听陈余的指挥，纷纷逃散。
占据赵军大营的汉军轻骑见赵军溃乱，当即乘机出击，从侧后切断了赵军的归路；而韩信则指挥汉军主力全线发起反击。赵军仓皇向泜水方向败退，被汉军追上，结果全部就歼。陈余被杀，赵王歇和李左车束手就擒。
井陉之战以韩信大获全胜，一举灭赵而降下帷幕。韩信三万灭二十万，创造了中国军事史上的奇迹，韩信一下子“威震天下”。当时的燕国闻风丧胆，向刘邦交了投降书，表示臣服。
井陉之战的结局，对楚汉战争的整个进程具有重大的意义。汉军的胜利，使其在战略全局上渐获优势，即消灭了北方战场上最强劲的敌手，造就了孤立项羽的有利态势。
在井陉之战中，双方在作战指挥上的得失高下是显而易见的。韩信取得作战胜利，关键在于他能够充分发挥主观能动性，有计划地制造和利用赵军的错误，巧妙利用士卒心理，背水列阵，灵活用兵，出奇制胜，速战速决，从而一举全歼赵军，谱写了中国古代战争史上的精彩篇章。赵军的失败则在于主帅陈余迂腐而又傲慢，并拒绝采纳谋士李左车正确的作战方案，终于使赵军丧失了优势和主动地位，在处处被动中遭到全歼。井陉之战给后人留下了许多宝贵的启示，其中最为重要的一点是：兵法的运用，贵在灵活创新，切忌死板教条。