后来楚军加紧进攻，切断了汉军的甬道，把汉王围困在荥阳城。过了好一段时间，汉王为这种困境而忧虑，请求割让荥阳以西的地区来讲和。项王不同意。汉王对陈平说：“天下如此纷乱，什么时候才能安定呢？”陈平说：“项王为人谦恭有礼，对人爱护，具有清廉节操、喜欢礼仪的士人多归附他。到了论功行赏、授爵封邑时，却又吝啬这些爵邑，士人因此又不愿归附他。如今大王傲慢又缺乏礼仪，具有清廉节操的士人不来归附但是大王能够舍得给人爵位、食邑，那些圆滑没有骨气、好利无耻之徒又多归附汉王。如果你们各方谁能去掉双方的短处，采取你们双方的长处，那么只要招一招手，天下就能安定了。但是大王爱随意侮辱人，不能罗致到具有清廉节操的士人。不过楚军方面有着可以扰乱的地方，项王那里刚直的臣子像亚父范增、钟离味、龙且，居、周殷之辈，不过几个人罢了。大王如果能舍得拿出几万斤黄金，施行反间的计谋，离间楚国的君臣，让他们互生怀疑之心，项王为人猜忌多疑，听信谗言，他们内部定会互相残杀。汉军可趁机发兵攻打他们，击败楚军是一定的人。”汉王认为陈平说得对，于是拿出黄金四万斤给陈平，听凭他使用，不过问他的支出情况。

陈平用了很多黄金在楚军中进行离间活动，在众将中扬言钟离味等人作为项王的将领，功劳很多，但始终不能划地封王，他们打算跟汉王联合起来，消灭项王，瓜分楚国的土地，各自为王。项羽果然猜疑起来，不再信任钟离昧等人。项王已经怀疑上钟离昧等人以后，派遣使者到汉军那里打探。汉王备下丰盛的酒宴，命人端进。见到楚王的使者，汉王就佯装吃惊地说：“我还以为是亚父的使者，原来竟是楚王的使者！”又让人把酒肴端走，换上粗劣的饭菜端给楚王的使者。楚王使者回去以后，把这些情况禀告给项王。项王果然大大地怀疑起亚父。范增想急速攻下荥阳城，项王不信任他，不肯听从。范增闻知项王在怀疑自己，就生气地说：“天下的大事基本定局了，君王自己干吧！我请求辞职告老还乡！”他回乡还没有到达彭城，就因背上毒疮发作而死。陈平于是夜里让两千名妇女出荥阳城东门，楚军便发动攻击，陈平就与汉王从荥阳西门出城逃离。汉王随即进入关中，收集败散的士兵再次东进。

第二年，淮阴侯韩信打败了齐国，自立为齐王，派使者把这件事禀报给汉王。汉王大怒，斥骂韩信。陈平暗暗地踩汉王的脚，汉王也有所悟，于是优厚地款待齐王使者，并派张子房立即封韩信为齐王。汉王把户牖乡封给陈平。汉王采用陈平的奇计妙策，最终灭掉楚国。陈平曾经以护军中尉的身份跟随汉王平定了燕王臧荼。

汉六年前201，有人上书告发楚王韩信谋反。高帝问询将领们，将领们说：“赶紧发兵活埋这小子。”高帝默默不语。高帝问陈平，陈平一再推辞，反问道：“各位将领说些什么？”皇上把各位将领的话都告诉了陈平。陈平问：“有人上书说韩信谋反，有知道这件事的外人吗？”皇上说：“没有。”陈平问：“韩信本人知道这情况吗？”皇上说：“不知道。”陈平说：“陛下的精锐部队跟楚国比哪个强？”皇上说：“不能超过它。”陈平问：“陛下的将领中用兵有能超过韩信的吗？”皇上说：“没有谁赶得上他。”陈平说：“如今陛下的军队不如楚国精锐，将领的才干又赶不上韩信，却要发兵攻打他，这是促使他同我们作战，我私下里为陛下的安危而担忧。”皇上说：“那该怎么办呢？”陈平说：“古时天子巡察各地，会见诸侯。南方有个云梦泽，陛下只是假装出游云梦，在陈县会见诸侯。陈县在楚国的西部边界，韩信听到天子怀着善意出游，看那情势定然无事，因而到郊外迎接拜见陛下。拜见时，陛下趁机将他拿下，这只不过是一个力士就能办到的事。”高帝觉得他的主意不错，于是派出使者告知各诸侯到陈县会面，说“我即将南游云梦”。皇上便随即出发。此行尚未到达陈县，楚王韩信果然在郊外的路上迎接。高帝预先准备好武士，见韩信来了，立即将他拿下捆绑起来，装在副车中。韩信喊道：“天下已经平定了，我本来该当烹杀了！”高帝回过头对韩信说：“你别出声喊叫了！你谋反，已经很明显了！”武士把韩信两手反绑在后。高帝于是在陈县会见了诸侯，全部平定了楚地。高帝回到洛阳，赦免了韩信，降封他为淮阴侯，又与有功之臣剖符确定封赏。

当时与陈平剖符，世代相传而不断绝，封为户牖侯。陈平辞谢说：“这不是我的功劳。”皇上说：“我采用了先生的计谋，克敌制胜，这不是功劳是什么呢？”陈平说：“不是魏无知，我怎么能入朝为官呢？”皇上说：“像先生您这样可以说是不忘本了。”于是又赏赐了魏无知。第二年，陈平以护军中尉的身份跟从高帝在代地攻打谋反的韩王信。匆忙行军到了平城，被匈奴围困，七天吃不上饭。高帝采用了陈平的妙计，派人到单于的阏，淹氏，之那里去疏通，才得以解围。高帝脱身以后，陈平的计策始终秘而不宣，世间有没人得知内情。