前202年正月，在楚汉战争最紧要的关头，韩信和彭越联合原来的燕王臧荼、赵王张敖以及长沙王吴芮共同上书刘邦，请他即位称帝。刘邦开始假意推辞，后韩信等诸将又劝，刘邦遂于前202年2月初三，在山东定陶汜水之阳举行登极大典，正式称帝，定国号为汉。就这样，时势把一个泗水亭长铸就成了叱咤风云的英雄，创建了布衣将相之局的汉家天下。
同时，封妻子吕氏为皇后，儿子刘盈为太子。
开始时，刘邦将都城定在洛阳，后在娄敬的关说下，迁往长安。
历史上有一种通称，叫“汉承秦制”，即汉朝的规章制度基本上都是继承秦朝的。这是汉朝对民族历史的最大贡献。也就是说，他虽然推翻了秦朝，却继承并维护了秦始皇开创的中央集权的帝国体制。他接受了皇帝称号，皇帝之下设三公九卿，地方是郡县制，基层组织是里，十里为亭，十亭为乡，与秦制完全一样。使秦开创的社会制度得以完整地延续下来，使初建的封建一统制度没有断档。
但与秦不同的是，高祖除了继续推行郡县制，也部分恢复了封建制，封建了大批异姓诸侯王、同姓诸侯王。汉初，先是分封了７个异姓王，后削平异姓王，同时又分封了９个同姓王，他们都是高祖的子、侄、兄弟。
高祖热衷于分封制，是在于他错误地总结了秦朝二世而亡的教训所得出的结果，以为秦朝之亡，是因为废除了封建制，所以才“孤立而亡”，他希望同姓诸侯王能起到“藩屏”的作用。在诸侯王国以外，高祖还分封了许多侯国。这些侯国的地位与县相等，大多是封赏给有功之臣的。这样一来，汉代的地方制度就是郡县制度和诸侯王国并行，形成了汉初奇特的“郡国制”。
他在封建同姓诸侯王时宣布：“非刘氏而王，天下共击之。”其目的显然想仰仗刘氏宗室的血缘关系，构筑皇权的屏障。与秦完全的郡县制相比，显然是历史的倒退。由于这些王国封地大，权力重，俨然独立王国，最终事与愿违，酿成了其后几乎倾覆帝国的吴楚“七国之乱”。
尽管汉朝承秦制，但秦的败亡却是一个挥之不去的阴影和教训。秦朝的败亡表面在于暴政，深层的原因在于反传统反封建的同时却缺乏政治理想。短暂的秦帝国在用法家制度统一文字、钱币和度量衡的时候，却未能统一帝国内部辽阔土地上的文化。法家在摧毁了秦帝国精英文化（焚书坑儒）的同时也试图摧毁平民文化。汉人刘向有句话切中肯綮，他认为秦政之失的根本在于“上小尧舜，下邈三王”，就是秦对传统的蔑视。中国传统思想文化中本来就有十分丰富的修齐治平理想，但秦统治者一概唾弃。
汉朝建立伊始，便注意用新的思想、新的方法来诠释传统文化，并把构建新思想新文化放在第一位。立足于社会现实，对当代历史进行深刻反思，成为汉朝君臣的自觉意识。清净无为的黄老思想适逢其会，成为治国的指导思想，使法家的严酷得到缓和。这种“无为而治”，反映了人民厌恶暴政，渴望宁静安定生活的愿望。刘邦之所以欣赏黄老之学，原因就在于此。刘邦是中国历史上第一个起于社会底层的皇帝，他不受传统礼制的束缚，制定政策注重符合社会实际。他为后人建立了一个稳定成功的统一帝国的范例，作为一个全然由华夏文明自身孕育出来的伟大王朝，大汉帝国在最深的层面影响了此后中国两千多年的全部历史。