把咸阳城翻了个底朝天之后，项羽就派人回去向怀王报告破关入秦的情况，并请示下一步的工作。实际上，与其说是请示，还不如说是暗示：事儿给你办完了，也该拿报酬了。按当时的情况，就到了论功行赏的环节了。
怀王倒挺明白，来了一句：“就按原来约定的办吧。”是啊，事先不是都说好了吗？谁先进咸阳谁就是大王。
按理说这也没啥好编派的，但项羽想到，当初怀王不肯让他和刘邦一块儿西进入关，却把他支使到北边去救赵，结果影响了入关的速度，落在了别人（刘邦）的后面，这明显是给小鞋穿的意思（就算怀王当初没这意思，也无法跟这暴脾气的项羽解释），所以，一听怀王是这句话，立马就变了脸。此后逢人便说：“怀王也是我叔父项梁捧上去的，他有什么功劳，凭什么主持定约！”
换了别个莽夫，嘴上出出气，旁边再有个劝的也就过去了；项羽可不这么简单，索性一不做二不休：我自己来封，顺便也把你这怀王一并请了去。于是，给怀王一个徒具虚名的尊贵称号叫“义帝”，实际上并不听从他的命令，打算自己称王。
这一天，一干将相被召集起来，听说是论功封王，大家都挺纳闷儿，怀王怎么变成义帝啦？项羽也不含糊，对诸将说：“天下发动起义之初，暂时立诸侯的后代为王，为的是讨伐秦朝。然而身披坚甲，手持利兵，带头起事，暴露山野，三年在外，灭掉秦朝，平定天下，全靠各位和我项某人的力量。义帝虽说没有什么战功，但分给他土地让他做王，本来也是应该的。”
诸将一听，知道这里面有鬼，但人人得封有赏，加上项家的势力，也就乐得顺水推舟了。于是都说“好”。刘邦此前指望怀王能主持个公道，可眼前到了这分儿上，虽然心中有气，也只能忍了。
因此，公元前206年的正月，项羽分封天下，立诸将为侯王，并自立为西楚霸王，统治梁地、楚地的九个郡，建都彭城。
实际上项羽也不是毫无忌惮，你想啊，天下谁不知道是刘邦先入关中，尽管他和刘邦在鸿门宴上已经和解了，但真若违背当初的约定，诸侯还不造反啊！于是暗中就和范增商量。范增建议：“巴、蜀两郡道路险阻，秦朝流放的人都往那儿发配。况且巴、蜀也算关中的地盘，把他封到那儿去，也不算违背约定。”于是就封刘邦为汉王，统治巴蜀地区。又把关中分为三块，封秦朝三名降将为王以阻断刘邦的东出之路。
经鸿门宴一劫后，刘邦对张良的感情那是增进了不少，自己做了汉王，自然也亏待不了他，赏了黄铜百镒、珍珠二斗。张良把它们都送给了项伯。上次脱险，多亏这位有情有义的大哥赶来报信，刘邦也多了个心眼：何不借此机会，再请他多要点地盘？于是又让张良送去厚礼，请这位亲家帮忙，代他请求汉中地区。有这位项羽的叔父出面，事情当然顺利。就这样，巴、蜀、汉中之地尽归了刘邦，都城建在汉中南郑。
为了便于后面叙述方便，在此先把所封诸王的情况说说：
项羽把关中分为三份，封给秦朝的三个降将：章邯为雍王，建都废丘；司马欣为塞王，建都栎阳；董翳为翟王，建都高奴。又封楚将瑕丘申阳为河南王，建都洛阳。封赵将司马卬为殷王，建都朝歌。把赵王歇改封到代地为代王。封赵相张耳为常山王，建都襄国。封当阳君黥布为九江王，建都六县。封怀王的柱国共敖为临江王，建都江陵。封番君吴芮为衡山王，建都邾县。封燕将臧荼为燕王，建都蓟县。把原燕王韩广改封到辽东为辽东王。韩广不听，臧荼就率军去攻打，在无终把他杀了。项羽又封给成安君陈余河间周围的三个县，让他住在南皮县。封给梅鋗十万户。
按照项羽的原则，大家都是有功之人，封赏上也大同小异，如此封赏是最公平不过的。这样一来虽然从战略态势上形成了春秋以前“天子居中，诸侯拱卫”的分封格局，对项羽控制全国有利，但他显然忽视了人是世间最复杂动物的这一理论，为自己的最终败亡埋下了隐患。