刘邦召见项伯，以兄礼对待（项伯比张良年长，故刘邦以兄长之礼对待项伯），并请求联姻，目的是巴结项伯，请求项伯向项羽求情 。项伯回到项羽军中，向项羽表达刘邦的善意，又说项羽杀刘邦乃不义之举，建议项羽亦以礼相待，项羽答允 。
宴会开始刘邦第二天率领百多名骑兵会见项羽 。双方于鸿门会面 。
刘邦对项羽称，自己得入关中实属侥幸，但有“小人”从中挑拨，使两人之间产生误会 。项羽回应道：“是曹无伤（左司马）派人向我说有这种事，否则我也不会来这里” 。他随即邀请刘邦参加宴会 。
座位宴会开始时，项羽和项伯背西面东而坐，范增背北向南而坐，刘邦背南向北坐，张良则背东向西而“侍” 。秦汉时候，在饮宴的场合，东向坐是最尊贵的，一般饮宴会让客人坐西向东 。项羽却自居尊位，显示他并不把刘邦当作一位平等的宾客看待，毋宁把他看作自己的部属 。
刘邦却不是坐在项羽对面，而是背南面北 。在君臣并在的场合，君主面南，臣下面北 。刘邦北向坐，是最卑微的臣下位，表明自己有臣服之意，并非与项羽是地位相等的朋友 。项羽接受这种坐次安排，也就是接受了刘邦的臣服，不再有杀刘邦之心了 。
项庄舞剑，意在沛公范增不时向项羽打眼色，举起自己的玉玦（玦，有缺口的玉环）三次，示意项羽下定决心，尽快行动 。项羽不发一言，未有理会 。范增于是传召项羽堂弟项庄，吩咐他在席上舞剑，乘机刺杀刘邦 。项庄进入酒席之中，向项羽请求准许他舞剑为乐，并在项羽同意后立即拔剑起舞 。
项伯亦随即拔剑挥舞，并以身体阻挡项庄，使其无法攻击刘邦 。张良立刻离开酒席，并通报在军门外的刘邦部将樊哙 。
樊哙带着剑和盾强行闯入酒席，怒视项羽（“头发上指，目眦尽裂”） 。项羽马上“按剑而跽”（跽，长跪），询问樊哙的来历 。张良说：“这位是为沛公驾车的参乘樊哙 。”项羽称赞樊哙为“壮士”，并吩咐从人赏赐樊哙一斗卮的酒（秦汉时一斗相当于现在的二升左右[2][3]），樊哙一饮而尽 。项羽又赏赐一只猪前腿（彘肩），樊哙直接把猪肘放在盾牌上，用剑“切而啖之” 。项羽问道：“壮士能复饮乎？”
樊哙趁机向项羽指出：楚后怀王曾下令“先进入关中的人便可做关中王” 。刘邦虽然先入关中，但并未自立为王，而是等待项羽到来 。他认为项羽没有让刘邦封侯，还居然想杀死刘邦，要求项羽打消这个念头：
“臣死且不避，卮酒安足辞！夫秦王有虎狼之心，杀人如不能举，刑人如恐不胜，天下皆叛之 。怀王与诸将约曰“先破秦入咸阳者王之” 。今沛公先破秦入咸阳，毫毛不敢有所近，封闭宫室，还军霸上，以待大王来 。故遣将守关者，备他盗出入与非常也 。劳苦而功高如此，未有封侯之赏，而听细说，而诛有功之人，此亡秦之续耳，窃为大王不取也 。”
项羽未有回应樊哙，只吩咐他就座 。
刘邦逃走刘邦称要上厕所，和樊哙一同离席 。不久项羽派陈平召唤刘邦 。刘邦认为应该先辞行，樊哙反对，认为现时的情况是“人为刀俎，我为鱼肉”，不能再拖延时间，又说“大行不顾细谨，大礼不辞小让” 。结果刘邦和樊哙带同夏侯婴、靳彊和纪信等将领一同逃走 。逃走前，刘邦吩咐张良把带来的一对白璧送给项羽、一对玉斗送给范增 。
刘邦来时，走渭河南岸的大道，长四十里，逃走时却走芷阳道 。芷阳道较狭窄，蜿蜒于骊山北麓，不通马车，却只长二十里 。刘邦自己骑马，樊哙等四人则徒步追随护送 。
张良回到席上，献上礼物，并代替刘邦向项羽赔罪说：“闻大王有意督过之，脱身独去，已至军矣 。”项羽收下了璧玉，放在桌上；范增则拔剑撞破了玉斗，并断言刘邦将会夺取项羽的天下：“这小子（表面上是指项庄，暗讽项羽）根本不能跟他策划事情 。以后会夺取项羽大王天下的，必然是沛公 。而我们今后都会沦为他的手下俘虏了 。”
刘邦回到军中后立刻处死了曹无伤 。
后续范增的预言在数年后应验：项羽和刘邦在随后的四年进行了大规模的战争（史称楚汉战争），最后项羽败北，在乌江伏剑而死，刘邦建立汉朝，是为汉高祖 。
后世不少人认为项羽在事件中缺乏当机立断的能力，导致范增的计划失败，亦埋下了自己日后败死的伏线 。
“鸿门宴”一词在后世被用作比喻不怀好意或者加害客人的筵席，“项庄舞剑、意在沛公”以及“人为刀俎、我为鱼肉”皆成为成语典故 。
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