秦朝的天下並沒有像秦始皇所期望的那樣維持「二世三世至於萬世，傳之無窮」，就在他死後的第二年(秦二世元年，公元前209年)，陳勝、吳廣在大澤鄉(今安徽宿州市東南)揭竿而起，勢如燎原的農民大起義敲響了秦朝的喪鐘。公元前206年，劉邦、項羽的軍隊先後進入咸陽，秦朝滅亡。項羽成為天下霸主，將秦朝國土分封給各路諸侯，劉邦被封為漢王，轄境在今漢中盆地和四川盆地。不久劉邦就起兵攻下關中，與項羽爭奪天下。經過三年多的苦戰，劉邦在公元前202年(漢五年)初發動垓〔gai該〕下(今安徽靈璧縣東南)之戰。西楚霸王項羽面臨四面楚歌的絕境，突圍至烏江(今安徽和縣東北)自殺。劉邦在汜水北岸(今山東定陶縣南)即皇帝位，國號漢(後世稱為西漢)，定都洛陽，但不久即遷都關中。由於咸陽已成廢墟，只能在今西安市西北一個叫長安的聚落一帶另建新都。朝廷暫駐秦國故都櫟陽(今陝西臨潼縣東北)，長安建成後才遷入。
劉邦雖然最終取得勝利，卻面臨著國內外的重重威脅，西漢初年的疆域與秦朝時相比大大縮小了：
北方的匈奴在冒頓單〔modu 漠獨蟬〕於的統率下，往東并吞了東胡，向西佔據了黃河以西地區，進而趕走了月氏和烏孫，使西域大部分國家不得不服從它的統治。向南不僅奪回了「河南地」(河套及其以南地區)，而且一度推進到今陝西、山西的北部。公元前200年，漢高祖劉邦親率大軍出擊，結果在平城(今山西大同市東北)以東的白登山被冒頓圍困了七天，派人向冒頓的妻子送了厚禮才趁機突圍。漢朝缺乏對付匈奴的軍事實力，只得採取「和親」政策，將皇族女子或選來的民女冒充公主嫁給單于。但匈奴的侵擾並沒有停止，它的一些部族駐地離漢朝的首都長安只有700里，輕騎兵一晝夜即可到達。
東南原閩中郡境內的越人君長在秦末恢複自立，並起兵助漢。漢高祖五年(公元前202年)，閩越首領無諸被立為閩越王，在今福建以閩江下游為中心建立了閩越國，都東冶(今福州市)。漢惠帝三年(公元前192年)，封勾踐後人搖為東海王，以東甌(今浙江溫州市)為國都，所以又被稱為東甌王。這兩個政權表面上服從漢朝，實際上並不受約束。漢朝廷面臨內外敵對勢力，無暇旁顧，只能容忍。
嶺南原來擔任秦朝龍川縣(治所在今廣東龍川縣東)令的中原人趙佗，在秦末代理南海郡的尉(軍事長官)。秦亡後，趙佗起兵并吞了南海、桂林、象郡，在公元前206年自立為南越王。大約在公元前181年前後，南越滅安陽王，又擴展到今越南北部和中部，直到北緯13°今巴江一帶。漢高祖十一年(公元前196年)，派陸賈出使南越，封趙佗為南越王。趙佗雖然接受了漢朝的封號，不再自稱皇帝，但依然保持著獨立地位。在西南，隨著秦朝的解體，已經在雲貴高原設置的行政機構也撤到了四川盆地，西漢初期一直沒有恢複。