Лю Бан родился в крестьянской семье в уезде Пэй современной провинции Цзянсу. Лю Бан был третьим сыном в семье. Он быстро стал чиновником и управителем волости Сышуй, однако к делам относился с пренебрежением и много пьянствовал в долг у владельцев трактира.
Он встретил высокого чиновника Люй, который разглядел в нём особый талант к лидерству и выдал за него свою дочь будущую императрицу Люй-хоу.
Однажды он вёл группу осуждённых на принудительные работы на гору Лишань (по-видимому, на строительство гробницы императора Цинь Ши-хуана), ещё в начале дороги немало осуждённых разбежалось. Опасаясь что его накажут, он решил отпустить оставшихся пленников. На пленников напала большая кобра, которую он убил. Так он заслужил уважение осуждённых, десяток сильных молодцов сплотились вокруг него и образовали отряд, с которым он скрывался в уезда Пэй.
В 209 до н. э. после смерти Цинь Шихуана Чэн Шэн поднял восстание, провозгласив независимое царство Чу. Уезд Пэй входил в территорию Чу. Тогда чиновник Сяо Хэ решил примкнуть к восстанию, он решил через посредство своего зятя Фань Куая привлечь Лю Бана со своим отрядом к восстанию. Когда Лю Бан подошёл к городу, произошла ссора между начальником уезда и Сяо Хэ, и Сяо Хэ бежал за стену города. Лю Бан написал письмо старейшинам, подробно объясняя задачи восстания и опасность для города. Старейшины убили начальника уезда, согласились примкнуть к восстанию, и по рекомендации Сяо Хэ поставили Лю Бана во главу уезда, после чего он получил титул Пэй-гуна, он получил в распоряжении отряд в несколько тысяч человек.
Лю Бан со своим отрядом попал в подчинение Сян Ляну, руководителю восставших, а после того как Сян Лян был убит, попал в непосредственное подчинение чускому Хуай-вану, координатора восстания владетельных князей, который присвоил ему титул Унь-хоу. Его помощником стал Чжан Лян, определявший стратегию ведения войны.
Хуай-ван обещал, что тот, кто займёт Гуаньчжун (долину в центре провинции Шэньси, где размещалась столица Сяньян) получит эту область в своё управление. Эту задачу получил Лю Бан, которого ван считал наделённым гуманностью, в отличие от жестокого Сян Юя. Штурмуя первый город, Лю Бан обещал жителям сохранять жизни, а чиновникам — должности. В результате города один за другим стали ему сдаваться, и он без особого труда овладел столицей.
В декабре 207 до н. э. последний циньский император Цзыин сдался Лю Бану, и в январе 206 до н. э. Лю Бан вошёл в циньскую столицу Сяньян.
Сян Юй был в ярости, он вызвал Лю Бана, который принёс извинения и объяснил, что город не был тронут, склады и казна опечатаны и все ждут прибытия Сян Юя. Сохранилась история о том, как на пиру Сян Юй хотел убить Лю Бана, «организовав танец с мечами», но другой танцор собой прикрывал Лю Бана, после чего Лю Бану удалось скрыться. В конце января Сян Юй занял столицу, казнил императора и расправился с жителями, разграбил казну и уничтожил город и захоронения Цинь Шихуана.
Сян Юй разделил Китай на 19 территорий и посадил там ванов, Лю Бан получил титул Хань-вана и территорию провинции Сычуань и юга Шэньси, вместо обещанной центральной территории Цинь, которая была передана трём циньским военачальникам, сдавшимся князьям. Чуский Хуай-ван получил титул императора И-ди, однако был выслан и тихо умертвлён.
Лю Бан переместился в столицу своего удельного царства Ханьчжун и стал запасаться продовольствием и готовить армию для боёв. Сначала он напал на «три Цинь» — удельные царства на территории Цинь, переданные бывшим циньским военачальникам, и занял всю долину Гуаньчжун, обещанную ему Хуай-ваном, откуда он приступил к военным действиям против Сян Юя.
Сян Юй обладал явным военным превосходством, и в прямых сражениях постоянно одерживал победы, несколько раз рассеивая армию Лю Бана. Однако у него не хватало сил добить Лю Бана, так как он вынужден был бороться на два фронта с восставшим царством Ци на востоке (современная провинция Шаньдун), и Лю Бан каждый раз собирал армию снова, причём количество людей, поддерживающих Лю Бана, росло.
Несколько раз, убегая после разгрома от войска Сян Юя, он бросал свою семью, его отец, жена и дети попали в плен к Сян Юю, но дипломатическим путём ему удалось вызволить семью из плена.
Решающей оказалась Битва под Гайся. Лю пошёл на хитрость — его войска, ночью подступившие к лагерю войск царства Чу, стали по приказу своего вождя распевать боевые песни царства Чу. Сян решил что его предали и бежал бросив армию, но оказался с небольшой группой окружен ханьскими войсками и покончил с собой.
В 202 до н. э. Лю Бан одержал окончательную победу и провозгласил себя императором новой династии Хань. Столицу он перенёс в Чанъань (современный Сиань) в незначительном отдалении от прежней циньской столицы Сяньяна.
Получив власть, Лю Бан принялся проводить реформы.
Он существенно понизил налоги и стал заботиться о развитии сельского хозяйства. Однако он ввёл большие налоги на торговлю и стал ограничивать купечество. Он заключил мир с сюнну на севере.
Он способствовал восстановлению позиций конфуцианства взамен легизма, он ослабил жестокие циньские законы, хотя сохранил общую структуру циньской системы управления.
Лю Бан постепенно сместил удельных ванов, назначенных из своих военачальников и генералов, заменив на своих детей и родственников. Всего он установил девять ванов, только один из которых не принадлежал фамилии Лю. При этом ему приходилось поочерёдно подавлять восстания недовольных правителей.
После поражений с сюнну ему удалось достигнуть мира с помощью династийного брака.
После смерти Гао-цзу На трон вступил старший принц Лю Ин, известный по посмертному титулу Сяохуэй-ди. Императору не удалось сделать наследником другого сына Жуи из-за сопротивления двора и императрицы Люй-хоу.
Фактическую власть взяла в руки вдовствующая императрица Люй-хоу, которая назначала и смещала малолетних императоров самолично.
В художественной и исторической литературе соперники Лю Бан и Сян Юй всегда сравниваются друг с другом. Образ Сян Юя — рыцарь-романтик, с нежной душой, щедрый, вежливый к приближённым, однако не диломатичный и жестокий в военных действиях. Наоборот, Лю Бан грубоватый, высокомерный, но при этом гуманный и не жестокий.
Сян Юй, как правило, решал всё сам, не привлекая талантливых советников (кроме Фань Цзэна), у Лю Бана было три советника, которых он очень ценил, и которые помогали ему принимать мудрые решения — Чжан Лян, Сяо Хэ и Хань Синь. Путём хитрой интриги Лю Бан добился отставки Фань Цзэна, и у Сян Юя не осталось умных советников.