Năm 202 TCN, Lưu Bang diệt Sở, lên ngôi hoàng đế. Hàn vương Tín được chính thức phong làm Hàn Vương cai trị nước Hàn. Đại tướng Hàn Tín khi đó bị cải phong từ Tề vương thành Sở vương.

Năm 201 TCN, Lưu Bang dời Hàn vương Tín sang vùng Thái Nguyên xa xôi ở phía bắc, đóng đô ở Mã Ấp, tiếp giáp với Hung Nô. Năm đó Sở Vương Hàn Tín bị Lưu Bang lừa bắt về kinh đô và giáng làm Hoài Âm Hầu.

Mùa thu năm 201 TCN, vua Hung Nô là Mặc Đốn mang quân vây đánh Mã Ấp. Hàn Vương Tín không chống nổi, nhiều lần phải cầu hoà với Mặc Đốn. Lưu Bang sai tướng đi cứu Thái Nguyên, nghe tin ông nhiều lần cầu hoà với Hung Nô nên nghi ông làm phản, sai sứ đến khiển trách ông. Hàn Vương Tín quá lo sợ, bèn quay sang đầu hàng Hung Nô, dâng Mã Ấp cho Mặc Đốn và cùng Hung Nô đánh Hán.

Mùa đông năm 200 TCN, Lưu Bang thân chinh đi đánh Hung Nô, gặp quân Hàn Vương Tín. Hai bên kịch chiến ở Đồng Đề. Hàn vương Tín thua trận bỏ chạy sang Hung Nô.

Bộ tướng của Hàn Vương Tín là Vương Hoàng, Mạn Khâu Thần bèn dựng một người dòng dõi nước Triệu thời Chiến Quốc là Triệu Lợi làm vương, rồi thu thập binh lính của Hàn vương Tín còn tản mát các nơi, liên lạc với ông cùng bàn kế chống Hán.

Mặc Đốn sai Tả Hiền vương mang hơn 1 vạn quân cùng Vương Hoàng đóng ở phía nam Quảng Vũ, kịch chiến với quân Hán ở Tấn Dương. Quân Hung Nô thua trận. Lưu Bang truy kích quân địch, từ Tấn Dương tiến lên đánh Bình Thành. Khi quân Hán đến núi Bạch Đăng thì bị quân Hung Nô bủa vây. Lưu Bang bị khốn đốn ở đây, phải sai người đến thuyết phục vợ Mặc Đốn là Yên Chi tác động, Mặc Đốn mới lui quân. Hàn Vương Tín được lệnh của vua Hung Nô, liên tiếp mang quân đánh phá biên giới nhà Hán.