虽然卢绾一直对朝廷忠心耿耿，但由于梁王彭越被杀、淮南王英布造反，又听了张胜的一番剖析，原本对朝廷极度忠心的卢绾，也不得不怀疑朝廷是否有意在清除异姓诸侯王。

正所谓“由俭入奢易，由奢入俭难”，卢绾虽然与刘邦关系亲密，但毕竟起于微末，在享受了数年荣华富贵之后，他又岂会甘心放弃如今的一切。为了保住荣华富贵，卢绾在沉思良久之后，一拍桌案，决定采纳张胜的建议，采用“养寇自重”的方式力求自保。

明白了张胜所作所为全是为自己考虑的卢绾，不禁为此前的上书感到后悔，为了弥补过错，卢绾便又上书刘邦，说自己此前上书有误，乃是其他人谋反，与张胜没有关系。然后派张胜继续出使匈奴，作为自己与匈奴之间的联络人。同时，卢绾又派范齐联络陈豨，劝其向东逃亡，承诺自己将为其提供庇护。

当时的陈豨因为接连战败，宛如流寇一般四处流窜，几乎到了走投无路的地步，得知卢绾派人传来的消息后大喜过望，立即率领残兵败将逃至燕国附近，然后配合燕国军队，给朝廷上演了一出两军激战的假象。实际上，卢绾非但没有与陈豨作战，反而暗中资助叛军，给陈豨送去了大量物资。

此后，在卢绾和陈豨的相互配合下，两军时不时打上一仗，形成“连兵勿决”的局面。

刘邦得知事情原委之后大怒，立即派人前往燕国，召卢绾回京朝见，此时的卢绾心中有鬼，哪里敢应召入京，于是与其他诸侯王一样，他也采取了装病的方式，拒绝入京见驾。

原本刘邦对卢绾还抱有幻想，认为他只是见到其他异姓王的下场，想要进行自保罢了，并没有想要谋反，想着只要卢绾愿意入京，无论他做过什么，念在往日情分，绝对不会严惩于他，但如今卢绾拒绝入京，刘邦也不得不怀疑卢绾是否真的叛变。

于是，刘邦又派辟阳侯审食其、御史大夫赵尧前往燕地，再度召见卢绾，并趁机调查卢绾的下属，查明其是否真的有谋反之意。

审食其和赵尧抵达燕国之后，已经恐惧到了极点的卢绾，直接选择了以患病为由闭门谢客，对两人拒不接待。

燕王府中，左右臣属劝说卢绾还是应该见一见朝廷使者，否则会加深朝廷对他的猜忌，然而坐立不安的卢绾却是连连摆手，对众人说道，“现在不是刘姓宗室而称王的，就只剩下我和长沙王吴臣了。去年春天，朝廷族灭了淮阴侯韩信，夏天又诛杀了彭越，这些都是吕后所为。如今皇上年事已高又身患重病，政事皆交给吕后来决断，吕后却一心找借口诛杀异姓诸侯王和大功臣，我去京城那不是找死吗？”

审食其和赵尧由于迟迟无法见到卢绾，只得转换思路，从卢绾的手下着手调查，虽然卢绾闭门谢客之后，他的臣属也都大多躲藏了起来，但仍有不少人出于自己自保，私下将卢绾谋反的证据和此前在府中所说的那段话，告知了审食其和赵尧。

两人于是返回京城，将查探的情况向刘邦做了详细汇报，刘邦听闻卢绾果然有谋反之意，心中更为愤怒。

不愿相信事实的刘邦，又命人审问匈奴降将，从他们那里得知卢绾果然与匈奴多有联系，而且张胜如今仍在匈奴充作燕国使者。得知审问结果，刘邦不禁悲从心来，长长叹了口气说道，“卢绾果然反了”。

汉十二年（前195年）二月，刘邦为了平息燕地叛乱，瓦解燕国军民抵抗意志，下诏赦免燕国官吏百姓，并赏赐燕国六百石以上的官员爵位各一级，而凡是随卢绾叛乱但愿意反正者，也都予以赦免，各加爵一级。同时，刘邦命樊哙率兵东进，携带赦免诏令攻打燕国，并封第八子刘建为燕王，取代卢绾统治燕国故地。

樊哙率兵进入燕地后，很快便击败了卢绾的叛军，而燕地百姓因为皇帝赦令，也不愿跟随卢绾继续叛乱，除都城蓟县等个别县邑仍有叛军据城坚守外，其余地区很快便被平定。