几乎在楚王韩信被贬为淮阴侯的同时，韩王韩信与刘邦的三个兄弟同时被封王。半年多后的汉六年九月，韩王韩信被匈奴围困于马邑，最后叛逃匈奴。因为这个韩信曾经做过韩王，史书为表区别，称其为韩王信。
韩王信是战国时期韩国第八位君主韩襄王的庶孙。刘邦攻击阳城时，派张良以司徒之职安抚韩国，韩王信在此时投奔了汉军。刘邦封他为将，让他随军进入武关。
刘邦接受汉王分封到达汉中后，韩王信对刘邦说过：“项王分封各路诸侯王，只有大王被封于此险恶之地，这是贬谪。大王部下皆为山东之人，都日夜企盼回到家乡，如能利用这种士气，则天下可图。”还定三秦后，刘邦许诺给韩王信封王，并先派韩王信以韩国太尉的身份攻打韩国。
此时，韩王成已经被项羽杀害，项羽封郑昌为韩王，让他抵御汉军。韩王信击败了郑昌，刘邦就立他为韩王，这才有了“韩王信”这个称呼。后来，韩王信荥阳兵败，投降过楚国，随后又再次设法回到刘邦身边。刘邦不计前嫌，恢复了他的韩王身份。韩王信也没让刘邦失望，在击败项羽的战斗中立下大功。汉五年，刘邦与韩王信剖符为誓。这时，二人的关系是十分亲密的。
汉六年春，因太原地理位置险要，刘邦改太原郡为韩国，定都晋阳，继续以韩王信为韩王以防范匈奴。最初，韩王信还是很认真的在执行任务，他上书刘邦：“晋阳远离边境，不便防御，建议设立马邑。”刘邦同意了这个建议，君臣二人还保持着很高的信任度。
然而这种关系仅维持到了秋天。韩王信抵挡不住匈奴冒顿的围攻，数次求和。刘邦对此亲自写信问责，甚至怀疑韩王信已有二心。韩王信收到信后，害怕被杀，于是被迫与匈奴勾结叛汉，还献上了马邑城，然后双方合力攻打太原。
到这里，其实我们能够看出，虽然早年韩王信就曾在刘、项之间反复过，但他跟刘邦的关系还算不错。可能也是碍于这样的过往，面对刘邦的责备，他就很害怕的反汉了。也就是说，韩王信对自己的功劳、对自己与刘邦的关系，信心都是不足的。这一点，他略逊于韩信。
汉七年十月，刘邦御驾亲征，周勃随行。刘邦率军大破铜鞮（dī），并杀了韩王信的大将王喜。韩王信败走匈奴，刘邦与周勃连下六、晋阳、硰石等数城，周勃又一路向北乘胜追击匈奴八十里。
刘邦军队北上至娄烦时不幸遇到寒流，有很多士兵的手指都被冻掉了。此时，刘邦在晋阳，匈奴冒顿在代谷，刘邦派人前往刺探军情，探者回报说“可以前往攻击。”于是刘邦下令前往平城白登山，但不幸遭遇“白登之围”，用陈平之计方才脱身。汉、胡双方就此暂时罢兵。
根据《汉书·匈奴传》的记载，汉军遭遇寒潮时，匈奴冒顿佯装败走，诱敌深入。他故意隐藏主力，只露出老弱病残，汉军以步兵三十二万向北追击。刘邦先于步兵大部队到达平城，冒顿趁机以三十万精锐将他围困于白登山。匈奴四个方向的骑兵所用的战马颜色都是各自统一的，西侧为白马，东侧为青色，北侧为纯黑色，南侧为赤色，由此可见匈奴战马数量之巨，部队战斗力也自然不言而喻。反观汉军，步兵还未到白登，骑兵可以说是基本没有，因为根据《汉书·食货志》记载，汉初天子出行都凑不齐四匹同色的马。通过这样简单的对比就可以看出，刘邦根本无法通过正常的军事行动突围出去。
刘邦被匈奴围困长达七天七夜，不但没有食物，也无法与外面的汉军取得联系。但天无绝人之路，在这千钧一发之际，随军出征的陈平献出妙计，他建议刘邦遣使者以重金贿赂冒顿的阏氏，也就是他的妻子。于是阏氏在冒顿耳边吹风，说：“双方不应受困于彼此。即使我们占领了汉朝的土地，也很难守住。而且刘邦有神明庇护，请单于明察。”冒顿原计划与韩王信及其下属汇合，但久久未能等到，于是就怀疑他们与汉军勾结，被迫采纳了阏氏的话，打开了包围圈的一角。刘邦趁机逃离白登山，与汉军主力汇合，双方就此罢兵。后面，刘邦听从娄敬的建议，开始与匈奴和亲，这成为汉朝维持与匈奴关系的国策，一直延续到汉武帝时期。
这就是著名的白登之围，也是汉朝皇帝与匈奴的第一次近距离接触。白登之围是刘邦军事生涯的最后一次失败，这个事件也奠定了后续汉朝制定对匈策略的基础。1600年后，明成祖朱棣想要攻打匈奴，但师出无名，于是翻遍史书找到白登之围，说自己是要为高皇帝报仇。
但这件事疑点颇多，其中比较主要的两个是：陈平是如何说服单于阏氏的，以及杰出的匈奴首领冒顿在军事行动中，为什么要听一个女子的话。《史记》《汉书》均未载明陈平计策的具体内容，只称之为“秘计”，其他史书中也未见记载。东汉学者应劭给《汉书》的注中写到：此计为“美人计”，陈平令人在给阏氏的厚礼中放入了一张汉朝女子的画像，并对阏氏说，如果单于获胜，那么就会得到大量的汉朝美女，阏氏怕自己失宠，于是才答应劝说单于。
那么一个女子真的能说动冒顿单于么？冒顿还是太子时，就为了训练下属的忠诚度而射杀自己的妻子，不跟着放箭的人全部处斩，最终培育出一只忠诚无比的队伍。在跟自己的父亲头曼单于出猎时，冒顿带领下属万箭齐发射杀了父亲、后母、亲弟弟及不听话的大臣，从而夺得单于之位。这么一位有勇有谋、六亲不认的领袖，绝不会因为自己阏氏的话而放走大汉天子。匈奴以骑兵见长，作战力求速战速决，因此随身携带辎重粮草一般不多。此次围困白登七天七夜，纵然刘邦一方弹尽粮绝，而匈奴这边也围困的很难受，再加上韩王信等军队未能如约而至，而汉军的三十二万步兵则有可能随时赶到。在这样的情势下，冒顿单于综合考虑，很有可能认为双方到此为止最符合自己的利益，于是才放了刘邦。
从后续惠帝、吕后、文帝等对匈奴的态度，学者们猜测汉匈双方在白登应该是达成了某种一致意见，一方面匈奴可以安心处理月氏等自己的边患问题，另一方面汉朝也可以安心休养生息恢复经济。上述都是合理的推测，真实的情况已经被埋藏在历史的长河中了。
白登之围作为高皇帝刘邦的失败之战，似乎刻意被隐藏了诸多细节，只记载用“陈平秘计”脱身。几十年后，他的曾孙汉武帝刘彻终于以武力荡平匈奴，一雪前耻，稳定了汉朝的西北边疆。
五年后，汉十一年春，韩王信联合匈奴再次入侵汉朝，刘邦派将军柴武前往平乱，并带话给韩王信，大意是皇上宽容，对于归来的叛将，恢复封号并依然优待。韩王信自认有自知之明，向汉朝细数了自己的三大罪过：“荥阳之战事，我未能战死，反被项羽囚禁，这是第一大罪；匈奴攻马邑，我不能坚守，被迫献城投降，这是第二大罪；如今我倒戈投匈，与将军交战，这是第三大罪。当年文种、范蠡未有一罪，尚不能免死，我有三罪，必死无疑。我与匈奴流浪山野间，时刻思念东归，但形势已经不能允许”。说完就与柴武开战，最终被斩杀于参合，韩王信之乱就此平定。不久后，刘邦撤销韩国，设置颍川郡，将这一带的管辖权收归中央。
韩王信叛逃匈奴时，在颓当城生下太子，因此取名颓当，颓当在匈奴又生子，取名为婴。韩王信失败后，颓当和婴仍在匈奴。孝文帝时，颓当率众归附汉朝，被封为弓高侯，其子婴被封为襄城侯。后来，颓当在吴楚七国之乱中立下大功，其后人在西汉一朝起起落落，直至汉成帝时代。王莽失败后，韩氏一族退出了历史舞台。