韓信在滅魏以後，立刻上書劉邦，請求增兵三萬，去消滅趙、代這兩個割據勢力，以改變成皋之戰中漢軍的不利地位。劉邦批准了韓信的這一作戰計畫，撥給他步兵三萬人，並且加派熟悉河北情況的張耳去協助他。
漢王二年九月，韓信大破代兵，活捉了代的相國夏說〔yue月〕。經過滅魏、平代兩大勝利，韓信收用了一大批俘虜兵，增強了漢軍的力量。
漢王三年(公元前204年)十月，韓信率領數萬人馬向東越過太行山，對趙國發動了進攻。漢軍和趙軍在趙國西部邊界的險要隘口——井陘〔xing行〕口相遇，一場決戰就要開始了。井陘口是太行山八個隘口之一，就是現在河北省井陘縣東面的土門關，在井陘口的西面，有一條長約100里的狹窄驛道，地勢險要，易守難攻。趙王歇和趙軍統帥陳余集中10多萬趙軍，扼守井陘口。韓信的軍隊不過幾萬人，而且有一半是新招募來的，缺乏訓練，沒有作戰經驗。就兵力來說，趙軍方面佔有很大優勢。
戰爭開始之前，趙國的謀士李左車曾經向統帥陳余提出一個作戰計畫。首先，他向陳余指出：「韓信在活捉魏王豹以後，出兵攻破代國，現在劉邦又派張耳協助韓信，乘勝來打趙國，漢軍士氣正旺盛，我們必須避開它的鋒芒，不可輕敵。」接著，他又向陳余提出破敵計畫說：「漢軍從遠道來進攻我國，糧草需要從千里以外運來，這就好比要等到樵夫打了柴後才能燒飯，士兵是吃不上飽飯的。井陘口道路狹窄，車馬不能並行通過；漢軍的作戰部隊雖然已經通過100里的隘口驛道，估計他們的運糧部隊必然沒有跟上來，一定還在大軍的後面，請您撥給我三萬人馬，從小道去劫奪漢軍的糧草，切斷漢軍的糧運，並且堵住漢軍後退的道路。您率領趙軍深溝高壘，據險堅守，不要同韓信進行主力決戰，使他求戰不能，後退無路，這樣做，用不了10天，我就可以把韓信、張耳的人頭獻到您的帳下。否則，我們是一定要被漢軍打敗的。」
李左車的作戰計畫，是依據雙方實際情況提出的，比較穩妥可靠。但是書生氣十足而又驕傲輕敵的陳余，卻說什麼「義兵不用詐謀奇計」，並且引用兵法上「十則圍之，倍則戰」(兵力比敵人多10倍，應當採取包圍的戰法；兵力比敵人多一倍，就可向敵人發動進攻)的話作為根據，來反駁李左車。他說：「漢軍號稱數萬，其實不過幾千人。他們從千里以外來進攻趙國，士兵早已疲勞不堪。對這樣的弱敵，我們如果避而不打，以後再遇到強敵進攻，又該怎麼辦呢？這樣，各路諸侯就會譏笑我們膽怯，輕易地來攻打我們。」陳余就這樣斷然地拒絕了李左車的建議。
韓信是一個有深謀遠慮的軍事家，他深知敵我力量相差很大，不能直衝猛打，就把大軍駐紮在離井陘口很遠的地方，觀察形勢，研究趙軍的部署，尋找有利戰機。他偵察到趙軍統帥陳余拒絕了李左車的作戰方案，心中十分高興。同時，他了解到陳余的胃口很大，想在井陘口一口吞掉漢軍。針對陳余這種盲目輕敵的心理，韓信心中形成了一個出奇制勝的作戰方案。他立即指揮部隊開到離井陘口30里的地方駐紮下來。韓信從漢軍中挑選了2000名年輕力壯的騎兵，叫他們每人手持一面紅旗，等到半夜的時候，趁著天黑悄悄地從山間小道迂迴到趙軍大本營的側後方，在那裡埋伏下來。韓信囑咐他們說：「明天我軍就要和趙軍決戰了。趙軍如果看到我軍後退，一定會傾巢追擊。你們乘趙營空虛，趕快攻進去，把趙軍的旗幟全部拔掉，換插上咱們漢軍的紅旗。」韓信把任務交代完了，就傳令開飯。這次出征和往常不同，往常臨戰之前，總要飽餐一頓，這次卻只給士兵們預備了少量飯菜。將士們不明白是什麼緣故。韓信解釋說：「大伙兒先少吃一點東西，等到天明大破趙軍之後，再舉行豐盛的會餐吧！」將士們知道趙軍人多勢眾，是個勁敵，對統帥的話都不敢相信，只得勉強答應說：「是了！」大家壯著膽子出發。
2000名輕騎兵出發之後不久，韓信又派一萬人馬作為先鋒部隊，前進到井陘口附近，沿著綿蔓水擺成陣勢。綿蔓水由現在山西省太原市附近北流入井陘口，當年是一條水深流急的河流。韓信知道陳余想把漢軍一網打盡，不會攻打漢軍的這一萬先頭部隊。他對先頭部隊的將領說：「趙軍已經搶先佔據有利地形，築成壁壘。我們這一萬先頭部隊既不是主力，又沒有設置大將旗鼓，陳余必然不肯先來攻打你們。因為他怕一攻打你們，我們後面的主力部隊就會往回撤退。」事情果然不出韓信所料，這支先頭部隊並未遭到任何阻擊，就順利地開到了綿蔓水的東岸，建立起陣地。趙軍望見漢軍背水列陣，無路可以退兵，都譏笑韓信根本不懂得兵法。