項羽東歸，在彭城稱王，漢王回軍平定三秦向東進軍，殷王就反叛了楚國。于是項羽封陳平為信武君，讓他率領魏王咎留在楚國的部下去討伐，陳平卻只夸夸其談而不知兵事，終大敗而歸。
陳平害怕被殺，便封好項王賞給他的黃金和官印，派人送還項王，自己單身拿著寶劍抄小路逃走。
于是到修武投降漢軍，通過魏無知求見漢王，漢王召他進去。此時石奮做漢王的中涓，接過陳平的名貼，引陳平進見漢王。
陳平等七個人都進去了，漢王賜給他們飲食。漢王說：“吃完后，到客舍去休息吧。”陳平說：“我有要事前來，所說的話不能拖過今日。”漢王見陳平如此雷厲風行，還以為陳平有本事，就問：“你在楚軍時擔任什么官職？”
陳平說：“做都尉。”漢王當天就任命陳平為都尉，讓他做參乘，主管護軍一職的工作。眾將都喧嘩起來，說：“大王日前剛得到楚國的一個逃兵，還不知道他本領的高低，就跟他同乘一輛車子，并且反讓他監督我們這些老將！”
漢王聽到這些議論，便將陳平叫到了身邊，說道：我任命你做都尉，但眾將不服；你要證明自己的能力啊。于是便帶著陳平往東討伐項王。
漢軍到了彭城被楚軍打敗。漢王領兵返回，一路上收集散兵到達滎陽，任命陳平為副將，隸屬于韓王信，駐扎在廣武。
周勃、灌嬰在彭城之戰中被陳平拖累，險些被包圍，就找到了高祖皇帝，將陳平過去的劣跡告訴了高祖：“陳平雖然是個美男子，但內地里卻毫無能用的東西。我們聽說陳平在家的時候和嫂子私通，還白吃白喝不事生產。在魏王那里做事做不好，逃亡出來歸附楚王；歸附楚王損兵折將，又逃來歸降漢王。
現在大王如此器重，使他做高官，任命他為護軍。我們聽說陳平接受了將領們的錢財，錢給得多的就得到好處，錢給得少的就遭遇壞的處境。陳平是一個反復無常的作亂奸臣，希望大王明察。”
漢王懷疑起陳平來，召來魏無知責問他。魏無知惶恐不安的說：“陳平雖然德行不好，但才能還是很高的···”
話說一半，魏無知便再也說不下去了。
此后，陳平曾以護軍中尉的身份跟從高帝征討陳豨和黥布。他一共出過六次奇計，每次都增加了封邑，一共增封了六次。但這些奇計其實都是陳平竊聽其他將領得來，世間無人得知。對于陳平所為，漢軍將領也多有不滿。
孝惠皇帝六年，丞相曹參去世，呂太后根據高祖皇帝的遺命，任安國侯王陵為右丞相，陳平為左丞相。同年設置太尉官職，任命周勃做太尉。
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孝惠皇帝晚年，呂氏子弟逐漸顯露不恭之相，肆無忌憚的向呂太后討要官位，呂太后擔心呂氏子弟將朝政弄亂，就想以爵位滿足呂氏子弟。
將王陵招來試探，王陵以高祖皇帝白馬誓盟規勸了呂太后；陳平和周勃卻為了討好呂氏子弟，枉顧高祖皇帝的誓言，建議呂太后大肆分封呂氏子弟。
呂太后原本只想給呂氏子弟高爵，卻因陳平和周勃的勸說，變成了封王和封侯。看著呂氏子弟一點點擔任朝中重要的之位，呂太后對陳平和周勃十分不滿，便將二人的權力奪去。
十年后，高后逝世。呂祿以趟王的身份任上將軍，呂產以呂王的身份擔任丞相，把持漢朝大權。周勃身為太尉，卻無法進入軍營之門。陳平是丞相，也無法處理政務。
在呂太后在的時候，陳平和周勃不敢作亂，呂太后一去世，二人就開始蠢蠢欲動起來，看著呂氏子弟把持朝政，陳平和周勃就暗中聯絡的朝中大臣，意圖血洗朝堂，將權力收回自己的手中。
最終，陳平和周勃偷偷給齊王劉襄傳去了密信，說：“高祖皇帝得天下，劉姓成為了漢室的掌控者；如今呂氏子弟把持朝綱，齊王作為高祖后嗣，難道要坐視江山易主嗎？”
“我們這些老臣承擔著高祖皇帝的托付，不敢使得漢室江山流入呂姓手中，如果大王也以為如此，就帶兵到函谷關吧。”
齊王受到消息，一邊為江山易主而感到擔憂，又擔心無詔起兵會受到責罰，這時，陳平和周勃又說：“如果齊王帶兵至函谷關，以后，齊王就是皇帝。”
齊王大驚，惶恐不可度日，最終在齊國丞相駟鈞的勸說下，答應了陳平和周勃。