公元前202年十月下旬，灌婴引兵进占彭城，同时攻下沿途许多属于楚国的地区。被刘邦封为淮南王的英布也遣将进入九江地区，还诱降了楚大司马周殷，随后合军北上。这时刘邦也由固陵东进，形势对楚极为不利，项羽被迫向东南撤退。十一月，项羽兵败退至垓下，筑垒安营，整顿部队，恢复军力，此时楚军尚有约十万人。

十二月，韩信、彭越、英布等会合刘邦后，在垓下将向江南撤退的十万楚军层层包围。

刘邦方的汉军以韩信亲率的三十万人为主力，孔将军为左翼，费将军为右翼，刘邦坐镇后方，周勃、柴武等预备军在刘邦军后待命。韩信率汉军由两翼向前推进，楚军受挫，韩信率军向前推进大败楚军于垓下。韩信还命令汉军夜晚高唱楚歌，消磨楚军的斗志，使得楚军自项羽以下莫不以为汉已尽得楚地，最终士气崩溃。项羽眼见大势已去，便乘夜率领八百精锐骑兵突围南逃。天明以后，汉军得知项羽突围，于是派遣五千骑兵追击。

项羽渡过淮水后，仅剩百余骑相随，行至阴陵被汉军追上，项羽突至东城时，手下仅剩二十八骑，项羽指挥这二十八骑，来回冲阵，终于再次杀开一条血路，向南继续逃跑，直到乌江边。

此时项羽看着身边仅剩的二十八骑兵，自觉无颜见江东父老，拒绝了乌江亭长的接应。令从骑皆下马，以短兵器与汉兵搏杀，项羽一人杀汉军数百人，自己身亦被十余创，最后自刎而死，年31岁。项羽死后，汉军全歼八万楚军，楚地皆降汉，历时4年半之久的楚汉战争终以刘邦的胜利而告终。

面对四面楚歌的境地，三十六计走为上策。