项羽在垓下兵败，然后突围逃跑，灌婴以御史大夫之职接受汉王刘邦命令，带领车骑部队追击项羽，在东城县彻底击垮项羽，所率领的将士五人共同分斩了项羽的躯体，他们都被封为列侯。率将吏破吴郡，俘获吴郡的郡守，定豫章郡、会稽郡，回师平定淮河北部，共计五十二县。刘邦立为皇帝之后，又给灌婴加封食邑三千户，以车骑将军之职，跟从刘邦击败燕王臧荼的军队。跟从刘邦到达陈县，逮捕了楚王韩信，回朝之后，刘邦剖符为信，使其世世代代不绝，把颍阴县的两千五百户封给灌婴作为食邑，号为颍阴侯。
此后，灌婴又作为车骑将军随从刘邦到代，去讨伐谋反的韩王信，到马邑的时候，奉刘邦命令率军降服了楼烦以北的六个县，斩了代国的左丞相，在武泉以北击败了匈奴骑兵。又跟随刘邦在晋阳一带袭击隶属于韩王信的匈奴骑兵，所统帅的士卒斩杀匈奴白题将一人。奉刘邦命令一并率领燕赵、齐、梁、楚等国的车骑部队，在硰石打败了匈奴的骑兵。到平城的时候，被匈奴大军团团围住，跟随刘邦回军到东垣。
灌婴在跟随刘邦攻打陈豨的时候，受刘邦的命令单独在曲逆一带攻击陈豨丞相侯敞的军队，大败敌军，所率领的士卒杀死了侯敞和特将五人，降服了曲逆、卢奴、上曲阳，安国、安平等地，攻克了东垣。
黥布造反的时候，灌婴以车骑将军之职率军先行出征，在相县，大败黥布别将的军队，斩杀亚将、楼烦将共三人。又进军攻打黥布上柱国的军队和大司马的军队，击破黥布别将肥诛的军队，灌婴亲手活捉左司马一人，所率士卒斩其小将十人，追击敌人的败将残兵一直到淮河沿岸。因此，刘邦又给他增加食邑二千五百户。
讨平黥布之后，刘邦还朝，确定灌婴在颍阴的食邑共五千户，撤销以前所封的食邑。在历次大战中，灌婴总计随刘邦俘获二千石的官吏二人，另外自己率部击破敌军十六支，降服城池四十六座，平定了一个诸侯国、两个郡、五十二个县，俘获将军二人，柱国、相国各一人，二千石的官吏十人。
灌婴在打败了黥布回到京城时，刘邦去世了，就以列侯之职侍奉汉惠帝和吕太后。太后去世以后，吕禄等人以赵王的身份自置为将军，驻军长安，妄图发动叛乱。齐哀王刘襄得知此事以后，发兵西进向京城而来，说要杀死不应该为王的人。上将军吕禄等人听说之后，就派遣灌婴为大将，带领军队前去阻击。
灌婴来到荥阳，就和绛侯周勃等人商议，决定大军暂时在荥阳驻扎，向齐哀王暗中示意准备诛杀吕氏的事，齐兵因此也就屯兵不前。绛侯周勃等人杀死诸吕之后，齐王收兵回到封地，灌婴也收兵从荥阳回到京城，和周勃，陈平共同立代王刘恒为帝，加封食邑三千户，赐给黄金一千斤，同时任命他为太尉。
绛侯周勃被免除丞相职务回到自己封地上去了，灌婴担任丞相，撤销了太尉之职。匈奴大举入侵北地、上郡，皇帝命丞相灌婴带领骑兵八万五千人，前去迎击匈奴，匈奴逃跑之后，济北王刘兴居造反，皇帝下命令灌婴收兵回京，灌婴死在丞相任上，谥号为懿侯。
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