刘邦将到楚国时，韩信打算起兵谋反，但又认为自己无罪；想去谒见刘邦，又怕被擒。这时有人向韩信建议：“杀了钟离昧去谒见汉高祖，高祖必定高兴，也就不用担心祸患了。”于是韩信把此事与钟离昧商议，钟离昧说：“刘邦之所以不攻打楚国，是因为我在你这里，如果想逮捕我去讨好刘邦，我今天死，随后亡的定是你韩信。看来你也不是位德行高尚的人。”结果钟离昧自杀而亡，韩信持钟离昧首级去陈谒见刘邦。刘邦令武士把韩信捆绑起来，放在随从皇帝后面的副车上。韩信说：“果然就像人家说的，‘狡兔死，良狗烹；高鸟尽，良弓藏；敌国破，谋臣亡。’现在天下已经安定了，所以我也应该死了！”高祖刘邦却说：“我抓你是因为有人告你谋反。”说完就给韩信戴上械具。回到洛阳，刘邦没有马上杀掉韩信，而是赦免了他的罪过，改封他为淮阴侯，让他寓居长安整天无所事事。韩信怏怏不乐，常常称病不上朝。
韩信部将陈豨被封为巨鹿郡郡守，前来向韩信辞行。韩信辞去左右，拉着陈豨的手叹道：“你所管辖的地方，是屯聚天下精兵的地方，而你又是陛下亲信宠爱的臣子，若有人说你谋反，陛下一定不相信；如果再有人告你谋反，陛下就会产生怀疑；如果第三次有人告你谋反，陛下定会大怒而亲率军队征讨。我为你在京城做内应，就可图谋天下了。”陈豨平素就了解韩信的才能，相信他的计谋，表示一切听从韩信的指示。后来陈豨果然谋反。刘邦亲自率兵前去征讨，韩信称病不随高祖出征，暗地里派人到陈豨处联络。韩信与家臣谋划：可以在夜里假传诏旨，赦放那些在官府中的囚徒和官奴，率领他们去袭击吕后和太子，与叛将陈豨里应外合。这时韩信的一位门客得罪了韩信，韩信囚禁了他并准备杀他。那位门客的弟弟就向吕后密告韩信要谋反的事。吕后打算把韩信召来，又恐怕韩信不肯就范，于是与相国萧何商议，假装有人从皇上那里来，说陈豨已被杀死，诸侯群臣都前来进宫朝贺。萧相国欺骗韩信道：“虽然您有病，还是要勉强朝贺一下。”韩信入朝进贺，吕后派武士把韩信捆缚起来，在长乐宫中的钟室里斩杀了他，并诛灭三族。
持冤杀观点的人认为，韩信无意反汉，他是被屈杀的功臣。一些学者指出，所谓韩信密谋假传诏旨，赦放官府中的囚徒和官奴，率领他们去袭击吕后和太子，并试图与叛将陈豨里应外合，都是没有实据的。首先，告发者是韩信准备处死的一个罪犯的弟弟，有挟怨诬告的嫌疑，即使韩信确有密谋，也不可能让这个人知道；其次，当年韩信雄踞齐地，握有重兵，有人劝他反汉并与楚联合，三分天下称王，韩信却认为刘邦待他不薄，不忍心背叛刘邦。在绝对有利条件下尚且不反，而在闲居长安，既无兵权，又无武装的情况下，韩信为什么又要造起反来？再次，韩主被擒之后，未经审讯，立即被斩于长乐宫钟室。假设谋反有证据，为什么不昭示群臣？最后，刘邦平定陈豨是在高祖十一年年底，而韩信“谋反”却在第二年春正月，此时陈豨已经兵消瓦解，韩信又怎能与他里应外合？刘邦平叛归来后，对于韩信的死，“亦喜且怜之”。所喜者，心腹之患已经除掉，所哀怜者，大臣无辜遭诛杀。从这种心情也可以看出，刘邦本人也并不认为韩信真会谋反。
