秦末民变后成为西楚霸王项羽的都城，今市内户部山上戏马台传为其操练兵马的旧址。徐州一带也成为楚汉相争的重要战地，多场重要战役以此为主战场。汉高祖刘邦，是“沛丰邑中阳里”人（现徐州丰县）。因“丰生沛养”，多认为是沛县人（现徐州沛县）平定天下后，高祖分封其弟刘交为楚王，都彭城，是较大的诸侯国。后由于受到削藩政策的影响，第三代楚王刘戊参与了景帝时期的“七国之乱”，兵败后又被逐步消弱。东汉初年，光武帝刘秀封其子刘英为楚王，都彭城。明帝十四年（公元71年），刘英自杀，楚国除，更名为彭城郡。88年，汉章帝之子刘恭徙