于是，一面下诏继续追捕钟离昧，一面部署人马，亲征臧茶。
旬日间，汉军星夜兼程，突入燕境。臧荼正想出兵，不想汉兵已临都城，且由刘邦亲自统领，一时慌了手脚，只好兵出蓟城(今北京市西南),往迎汉军。两军相遇，臧茶本就胆虚，且汉军兵马多于燕军数倍，再加上兵乱已久，燕地百姓厌战情绪尤重，所以未战几个回合，燕军已败，臧荼无奈，退守蓟城。刘邦乘胜追杀，将蓟城团团围住。
此时臧茶，外无救兵，兵民又厌战，真是悔之不及，只得督军坚守，但又怎能挡得汉军昼夜攻打。数日之后，汉军攻破城池，臧荼被擒，唯其子臧衍微服逃脱，往北投奔了匈奴。刘邦擒住臧荼，恨他有恩不报，无端造反，下令枭首示众。不久，燕地遂平。
刘邦班师返回栎阳，欲另立燕王，心私卢绾，但又怕群臣生异，所以暗示左右，令众官推荐。
卢绾与刘邦同里，又是同年同月同日生。自刘邦起事，卢绾一直跟随左右。楚汉相争年月，卢绾为太尉，经常出入刘邦卧室，从不避嫌，平时的赏赐，更是多于他人，就连丞相萧何等人也无法相比。但因平时战功平庸，一直未被分封，此次从征臧茶，立有战功，刘邦欲乘机封他为燕王。