率军投入成皋（今河南荥阳汜水镇）主要战场作战，由进攻曲逆（今河北顺平东南）开始，立上功。回师镇守敖仓，追击项羽，随刘邦垓下之战大破项羽。项羽死后，趁机向东平定楚泗水和东海（今皖北、苏北一带）两郡，共佔领二十二县。又回师守卫雒阳及栎阳，刘邦把钟离赐给周勃与灌婴做为二人共有的食邑。
汉朝初立.周勃从刘邦陈下灭除项羽以后，开始了消灭异姓王风潮，燕王臧荼叛变，周勃出兵平定。汉高帝六年（前201年），刘邦赐周勃爵位，与其他诸侯剖符相誓约，世世不能断绝樊哙后嗣爵位，赐绛县八千一百八十户做为食邑