汉高祖十一年，陈豨反水于代地。刘邦御驾亲征，命卢绾率燕师从背后猛攻陈豨。陈豨兵败如山倒，被逼无奈派人向匈奴求救。卢绾知悉后，借地缘优势，也派出了使者出使匈奴，想抢在陈豨的使者之前在匈奴散布陈豨兵败的消息，阻止匈奴援救陈豨。
卢绾的使者叫张胜，在匈奴邂逅了前任燕王臧荼流亡在匈奴的儿子。这位曾经的王子语重心长，劝谏张胜：胜：“老伙计啊，卢绾重用你，是因为你熟悉匈奴。而燕国之所以能够存在，得益于周边战事不断。一旦陈豨被灭，下一个被高祖消灭的对象就是你的领导卢绾了。到时，覆巢之下焉有完卵！你要细思量自己的未来啊！”张胜觉得有道理，于是，在卢绾不知情的情况，自作主张，力劝匈奴出兵援救陈豨。
卢绾不知张胜遇燕王王子的细节，知道张胜劝匈奴助陈豨，就认为张胜反了，立即上书刘邦，要求将张胜族灭。不久，张胜居然又回到了卢绾身。张胜把小臧王子的话向卢绾和盘托出，卢绾也觉得有理。又即刻上书刘邦，说张胜并没有反，是自己搞错了。同时，卢绾又派人暗中联络陈豨，暗示陈豨与自己的燕军长期保持战争状态，以求自保。
卢绾出尔反尔，引起了刘邦的怀疑。但他心中知道卢绾不会反水。高宣召卢绾进京，给自己一个解释。由于暗通了陈豨，卢绾做贼心虚，于关键时刻掉链子了——他称病不奉召。刘邦顿时疑窦丛生，派出了御史大夫赵尧和辟阳侯审食其前往燕地再宣卢绾进京。卢绾乱了方寸。情急之下，竟闭门谢客，还私下对“左右”说：“吕后族灭了楚王韩信和梁王彭越，现在异姓王就剩我和长沙王吴芮了，去了长安我就没活路了。”。卢绾此时害怕刘邦对自己有大动作。
卢绾的话很快飘进了审食其的耳朵，随后刘邦就知道了。不久，卢绾派使者张胜出使匈奴的事也由匈奴降将透给了刘邦。刘邦才认定卢绾是反了。于是，派樊哙带兵平叛！
卢绾内心不想背叛刘邦，燕军在作了象征性的抵抗之后，卢绾便带领家人逃到了长城边上避难。此时，他始终没有踏入匈奴境内半步。想来：卢绾徘徊在长城边是权宜之计，他想着刘邦一定会给自己一个解释的机会的，他在等待时机。但是，人算不如天算，刘邦不久之后就离世了。
获悉刘邦驾崩，卢绾才进入匈奴境内，正式叛逃了。