楚汉相争时，项羽到达咸阳，封刘邦为汉王。刘邦赐周勃为武威侯。他跟随刘邦进入汉中，刘邦拜他为将军。刘邦回军平定三秦，到达秦地后，刘邦把怀德赐给周勃作食邑。汉军攻打槐里、好畴时，周勃立了上等功。汉军进击赵贲、内史保于咸阳，周勃又立了上等功。
汉军北去攻打漆县，进击章平、姚印的军队；往西平定沂县，回军取下郧城、频阳；在废丘围攻章邯，攻破西县县丞的军队；进击盗巴军队，打败敌军；往东把守崤关，转过来进击项籍；攻打曲逆，周勃立了上等功。回军把守敖仓，追击项籍。
项籍死后，汉军乘势往东平定楚地泗水和东海郡，共得二十二个县。回军把守雒阳、梁阳。刘邦把钟离县赐给周勃和颖阴侯灌婴，作为他们共有的食邑。周勃以将军身份跟随刘邦讨伐反叛者燕王臧荼，在易县城下打败了叛军。周勃率领士兵在驰道上阻击叛军，功劳最多。
刘邦赐给周勃列侯的爵位，分剖信符，让周勃的爵位世世代代不断绝。把绛县八千一百八十户作为周勃的食邑，号称绛侯。周勃以将军身份跟随刘邦攻打反叛的韩王信于代地，降服了霍人县；向前进军到达武泉，攻打胡人骑兵，在武泉北边打败胡人骑兵；又转过来在铜千攻打韩信的军队，打败了他们。
回军，降服了太原的六座城池；在晋阳城下攻打韩信的军队和胡人骑兵，都打败了他们，夺取晋阳；后来在碧石进攻韩信军队，打败了他们，往北追击八十里；回师攻打楼烦的三座城，乘机进击胡人骑军于平城之下，周勃率领的士卒在驰道阻击敌军，功劳最多。周勃升为太尉。
汉军进击陈豨，在马邑屠城。周勃所率领的士卒斩杀了陈豨的将军乘马绋；在楼烦进击韩信、陈豨、赵利的军队，打败了他们。周勃俘获了陈豨的将领宋最、雁门守将困。趁势转攻并俘获云中的守将遨、丞相箕肆、将领勋。平定雁门郡十七个县，云中郡十二个县。
乘势又进击陈豨于灵丘，打败敌军，斩首陈豨，俘获陈豨的丞相程纵、将军陈武、都尉高肆。平定代郡九个县。燕王卢绾反叛，周勃以相国身份取代樊哙率领军队，攻下蓟县，俘获燕王卢绾的大将抵、丞相偃、郡守陉、太尉弱、御史大夫施，屠灭浑都县。
在上兰打败燕王卢绾的军队，又在沮阳再击破卢绾的军队。追赶叛军到达长城，平定上谷十二个县，右北平郡的十六个县，辽西、辽东二十九个县，渔阳郡的二十二个县。周勃功劳是第一的：他随从刘邦共俘获相国一人，丞相二人，将军和二千石的官吏各三人；另外他还打败两支军队，攻下三座城池，平定五个郡，七十九个县，俘获丞相、大将各一人。
