骑兵交战，把楚军打得大败。又奉汉王命令自己单独率领军队袭击楚军的后方，断绝了楚军从阳武到襄邑的粮食供应线。在鲁国一带，打败了项羽将领项冠的军队，部下将士们斩杀楚军的右司马，骑将各一人。击败柘公王武，军队驻扎在燕国西部一带，部下将士们斩杀楼烦将领五人，连尹一人。在白马附近，大破王武的别将桓婴，所统帅的士兵斩都尉一人。又带领骑兵南渡黄河，护送汉王到达洛阳，然后汉王又派遣灌婴到邯郸去迎接相国韩信的部队。回来到敖仓时，他被升任为御史大夫。
在汉王三年（前204）时，灌婴以列侯的爵位得到了杜县的食邑平乡。其后，他以御史大夫的身份率领郎中骑兵，隶属于相国韩信，在历下击败了齐国的军队，他所率领的士卒俘虏了车骑将军华毋伤及将吏四十六人。迫使敌兵投降，拿下了临菑，活捉齐国守相田光。又追击齐国相国田横到嬴、博，击败齐国骑兵，所率领的士卒斩杀齐国骑将一人，活捉骑将四人。攻克嬴、博，在千乘把齐国将军田吸打得大败，所率士卒将田吸斩首。然后跟随韩信引兵向东，在高密攻打龙且和留公旋的军队，所率领的士卒将龙且斩首，活捉右司马，连尹各一人、楼烦将领十人，自己亲手活捉亚将周兰。
齐地平定之后，韩信自立为齐王，派遣灌婴单独率军去鲁北攻打楚将公杲的军队，获得全胜。灌婴挥师南下，打败了薛郡郡守所率领的军队，亲自俘虏骑将一人。接着又进攻傅阳，进军到达下相东南的僮城，取虑和徐城一带。渡过淮河，全部降服了淮南的城邑，然后到达广陵。其后项羽派项声、薛公和郯公又重新收复淮北。因此灌婴渡过淮河北上，在下邳击败了项声，郯公，并将薛公斩首，拿下下邳。在平阳击败了楚军骑兵，接着就降服了彭城，俘获了楚国的柱国项佗，降服了留、薛、沛、酂、萧、相等县。攻打苦县，谯县，再次俘获亚将周兰。然后在颐乡和汉王会师。跟随汉王在陈县一带击败项羽的军队，所率领的士卒斩楼烦骑将二人，俘获骑将八人。汉王给灌婴增加食邑二千五百户。
项羽在垓下大败，然后突围逃跑，这时，灌婴以御史大夫之职受汉王命令带领车骑部队追击项羽，在东城彻底击垮了他。所率领的将士五人共同斩杀了项羽，他们都被封为列侯。又降服了左右司马各一人，士兵一万二千人，全部俘获了项羽军中的将领和官吏。接着，又攻克了东城、历阳，渡过长江，在吴县一带打败了吴郡郡守所率领的军队，俘获了吴郡郡守。这样，也就平定了吴、豫章、会稽三郡。然后回军，又平定了淮北地区，一共五十二个县。
汉王立为皇帝
