把咸陽城翻了個底朝天之後，項羽就派人回去向懷王報告破關入秦的情況，並請示下一步的工作。實際上，與其說是請示，還不如說是暗示：事兒給你辦完了，也該拿報酬了。按當時的情況，就到了論功行賞的環節了。
懷王倒挺明白，來了一句：「就按原來約定的辦吧。」是啊，事先不是都說好了嗎？誰先進咸陽誰就是大王。
按理說這也沒啥好編派的，但項羽想到，當初懷王不肯讓他和劉邦一塊兒西進入關，卻把他支使到北邊去救趙，結果影響了入關的速度，落在了別人（劉邦）的後面，這明顯是給小鞋穿的意思（就算懷王當初沒這意思，也無法跟這暴脾氣的項羽解釋），所以，一聽懷王是這句話，立馬就變了臉。此後逢人便說：「懷王也是我叔父項梁捧上去的，他有什麼功勞，憑什麼主持定約！」
換了別個莽夫，嘴上出出氣，旁邊再有個勸的也就過去了；項羽可不這麼簡單，索性一不做二不休：我自己來封，順便也把你這懷王一併請了去。於是，給懷王一個徒具虛名的尊貴稱號叫「義帝」，實際上並不聽從他的命令，打算自己稱王。
這一天，一幹將相被召集起來，聽說是論功封王，大家都挺納悶兒，懷王怎麼變成義帝啦？項羽也不含糊，對諸將說：「天下發動起義之初，暫時立諸侯的後代為王，為的是討伐秦朝。然而身披堅甲，手持利兵，帶頭起事，暴露山野，三年在外，滅掉秦朝，平定天下，全靠各位和我項某人的力量。義帝雖說沒有什麼戰功，但分給他土地讓他做王，本來也是應該的。」
諸將一聽，知道這裡面有鬼，但人人得封有賞，加上項家的勢力，也就樂得順水推舟了。於是都說「好」。劉邦此前指望懷王能主持個公道，可眼前到了這分兒上，雖然心中有氣，也只能忍了。
因此，公元前206年的正月，項羽分封天下，立諸將為侯王，並自立為西楚霸王，統治梁地、楚地的九個郡，建都彭城。
實際上項羽也不是毫無忌憚，你想啊，天下誰不知道是劉邦先入關中，儘管他和劉邦在鴻門宴上已經和解了，但真若違背當初的約定，諸侯還不造反啊！於是暗中就和范增商量。范增建議：「巴、蜀兩郡道路險阻，秦朝流放的人都往那兒發配。況且巴、蜀也算關中的地盤，把他封到那兒去，也不算違背約定。」於是就封劉邦為漢王，統治巴蜀地區。又把關中分為三塊，封秦朝三名降將為王以阻斷劉邦的東出之路。
經鴻門宴一劫後，劉邦對張良的感情那是增進了不少，自己做了漢王，自然也虧待不了他，賞了黃銅百鎰、珍珠二斗。張良把它們都送給了項伯。上次脫險，多虧這位有情有義的大哥趕來報信，劉邦也多了個心眼：何不藉此機會，再請他多要點地盤？於是又讓張良送去厚禮，請這位親家幫忙，代他請求漢中地區。有這位項羽的叔父出面，事情當然順利。就這樣，巴、蜀、漢中之地盡歸了劉邦，都城建在漢中南鄭。
為了便於後面敘述方便，在此先把所封諸王的情況說說：
項羽把關中分為三份，封給秦朝的三個降將：章邯為雍王，建都廢丘；司馬欣為塞王，建都櫟陽；董翳為翟王，建都高奴。又封楚將瑕丘申陽為河南王，建都洛陽。封趙將司馬卬為殷王，建都朝歌。把趙王歇改封到代地為代王。封趙相張耳為常山王，建都襄國。封當陽君黥布為九江王，建都六縣。封懷王的柱國共敖為臨江王，建都江陵。封番君吳芮為衡山王，建都邾縣。封燕將臧荼為燕王，建都薊縣。把原燕王韓廣改封到遼東為遼東王。韓廣不聽，臧荼就率軍去攻打，在無終把他殺了。項羽又封給成安君陳余河間周圍的三個縣，讓他住在南皮縣。封給梅鋗十萬戶。
按照項羽的原則，大家都是有功之人，封賞上也大同小異，如此封賞是最公平不過的。這樣一來雖然從戰略態勢上形成了春秋以前「天子居中，諸侯拱衛」的分封格局，對項羽控制全國有利，但他顯然忽視了人是世間最複雜動物的這一理論，為自己的最終敗亡埋下了隱患。