项羽在梁地听说成皋再次失守，急忙率军回救。汉军凭借险要地势，坚守不战。楚军几次东奔西突，向汉军猛攻，可是汉军防守十分坚固，怎么也攻打不动，反而把楚军自己累得够呛。楚、汉两军在广武暂时形成对峙局面。几个月过去了，楚军军粮越来越少，项羽十分焦急，想尽快同汉军交战。他在战场上当面对刘邦说：“我想同你单独挑战，决一胜负，不知你敢不敢？”刘邦笑着回答说：“我宁愿同你斗智，不愿同你斗力。”刘邦为了动摇楚军的军心，打击楚军的士气，有一次在两军阵前，当众数出项羽的十大罪状。项羽恼羞成怒，暗中放了一箭，射中了刘邦的胸口，机智的刘邦怕汉军知道了军心会动摇，也怕被楚军知道了乘势来进攻，便忍着疼痛，故意弯下身子摸着脚说：“他妈的！这一箭射中我的脚趾了！”这样就把胸受箭伤巧妙地遮掩过去了。刘邦因为箭伤很重，卧床不起，张良请他勉强起来检阅部队，安定军心。可是刘邦的伤势因此加重，他没有检阅完，就由骑兵护送回成皋养伤去了。
双方又相持了几个月，楚军的军粮眼看就要吃光了。进攻吧，力量不足；撤退吧，汉军就会追过来，真是进退两难。同时，彭越的军队又不断地扰乱楚军的后方，多次截断楚军的补给线，而且还听说韩信破齐后又将向楚军进攻。项羽感到形势确实严重，才不得不同刘邦订立和约：以鸿沟(在荥阳南面)为界，鸿沟以西的地方归汉，鸿沟以东的地方归楚，双方分疆而治。