劉邦一麵命漢軍在鞏縣一帶堅守，阻擊楚軍前進，一麵命韓信組建新軍擊齊，派人入楚腹地協助彭越進攻睢陽縣、外黃縣等地，再次迫使項羽回救。劉邦用計收複成皋，斬殺了項羽大將曹咎。項羽在擊敗彭越後，尋漢軍主力決戰不成，屯兵廣武與劉邦形成對峙。
    劉邦列舉項羽十大罪狀，1背信棄義，不讓劉邦王關中。2矯懷王令，謀殺領軍宋義3違抗王命擅入關中4焚燒秦宮室挖掘始皇陵，掠奪秦財物5殺秦降王子嬰6活埋秦降軍20萬7封賞不公，逼人造反8掠奪他人領地9謀殺義帝10失信。項羽勃然大怒，拉弓射箭，一箭射過去，正中劉邦前胸，劉邦大喊“臭小子，你射中我腳了。”劉邦雖然傷得很重，為安軍心，敷點藥又坐上戰車在軍營裏巡邏。
    不久，韓信在濰水之戰中殲滅齊楚聯軍，完成對楚側翼的戰略迂回，又派灌嬰率軍一部直奔彭城。項羽腹背受敵，兵疲糧盡，遂與漢訂盟，以鴻溝為界，中分天下，也叫楚河漢界，東歸楚，西歸漢，十月，項羽引兵東歸。
    楚、漢訂盟後，項羽便歸還了劉邦的父親和妻子，然後帶著自己的人馬回楚國去了，劉邦也想集合隊伍退兵，張良、陳平提出建議，“我們不能回去，漢有天下大半，而諸侯皆附之，楚兵疲憊，糧食也吃完了，此天亡楚也。正所謂養虎為患，如果你現在不趁機把他滅了，那遲早會害了自己”，於是劉邦下令全力追擊楚軍。
    這個時候劉邦還是沒有足夠實力消滅項羽，因為其他諸侯還在觀望，於是張良說道“舍不得孩子套不住狼，你得答應韓信，彭越這些人，對他們說一起來合兵滅楚。滅楚之後咋們平分天下。”劉邦說“可以，就答應下來。”然後開始封官許願，於是各諸侯從各個地方發兵一起滅楚…除了韓信，彭越。漢將劉賈率軍數萬會同九江王英布、合兵十萬，自淮北出發，從西南方發動對楚地的進攻，先克壽春，再攻下城父並將此城軍民全部屠盡；而鎮守南線的楚將大司馬周殷此時叛楚，屠滅六縣，再與英布、劉賈會師，隨後，北上合擊項羽；同時，得到關中兵丁補充的劉邦則率本部軍二十萬出固陵東進；漢軍五路大軍、合計近六十萬之眾，形成從西、北、西南、東北四麵合圍楚軍之勢，項羽被迫率十萬楚軍向垓下後撤。
    劉邦、韓信統領三十萬漢軍與十萬楚軍於垓下展開決戰。漢軍以韓信率軍居中，將軍孔藂為左翼、陳賀為右翼，劉邦率部跟進，將軍周勃斷後。韓信揮軍進攻，采用誘敵深入戰術，前軍先詐敗，韓信引兵後退，命左、右翼軍包抄攻擊楚軍後部步軍。楚軍久戰疲勞後軍迎戰不利，漢軍將楚後軍與項羽前軍騎兵分割兩半，韓信再指揮全軍反擊，楚軍大敗，陣亡四萬餘，被俘兩萬，被打散兩萬，僅剩不到兩萬傷兵隨項羽退回陣中。
    後，楚軍退入壁壘堅守，被漢軍重重包圍。楚軍兵疲食盡。漢軍和諸侯聯軍將之重重包圍，晚上四麵傳來楚國的歌聲。致使楚軍上下軍心瓦解，項羽隻有率八百人突圍至烏江，天亮後，漢軍發覺項羽離去，於是，灌嬰率五千精銳騎兵追擊。等他渡過淮河，隨從的騎兵隻有一百多人了，來到陰陵時，項羽迷路了，他去問一個老農，老農回答往左邊走。於是項羽往左去，陷入了一片沼澤，耽誤了寶貴的時間。漢軍這時追了上來，經過一場激戰，項羽又往東去，到達東城的一座山上，隻剩下了二十八騎，而追擊的漢軍卻有數千人。
    項羽帶著二十八騎大戰漢軍，項羽自忖不能脫身，就對部下說“我從起兵到現在已經八年，經七十餘戰，抵擋我的人都被我攻破，我打擊的人都表示臣服，未嚐敗北，遂稱霸天下，現在困於此，不是我不會打仗，而是天要亡我。今日是要決死戰了，我要為諸君痛快地一戰，必定要勝利三次，為諸君擊潰包圍、斬將、砍旗，讓諸君知道，是天要亡我，非我不會打仗。”
    於是，他分騎兵為四隊，此時，漢軍圍困數重，項羽對他的騎兵們說我為你們殺掉對方一將。於是，他命令騎兵們分四麵向山下衝，約在山東麵會合。項羽大呼馳下，斬殺一漢將。赤泉侯楊喜追項羽，項羽大喝一聲，楊喜的人馬俱驚，退後數裏。項羽與騎兵分為三隊，漢軍不知項羽在哪隊，就也分三隊包圍。項羽飛馳而出，又斬殺一漢將，同時殺近百人，再會合騎兵，僅損失兩騎，項羽問怎麽樣？騎兵們欽佩地回答和大王說的一樣。
    項羽一路逃到烏江，遇見烏江亭長，亭長勸項羽可以回到江東以圖東山再起，但項羽以無顏見江東父老為由拒絕，並將自己坐下馬和自己的兵器天龍破城戟賜予亭長。於是，項羽下馬步戰，一口氣殺了漢兵幾百人，自己也受了十幾處的傷。此時漢騎司馬呂馬童追來，項羽說你不是我的故人嗎？呂馬童不敢正視項羽，指著同僚郎中令王翳說這就是項王。項羽說我聽說劉邦用千金買我腦袋，還可以食邑萬戶，我這就給你恩惠！而後揮刀自刎。項羽的頭顱被王翳取走，其餘騎兵爭相搶奪項羽屍體，以致有數十人死傷，最後郎中騎楊喜，騎司馬呂馬童，郎中呂勝、楊武各自得到項羽屍體一部分，楚地自此歸漢。
    但是項羽原來的封邑魯地拒絕降漢。劉邦率領諸侯兵，拿著項羽的頭顱去招降魯地父老，使魯地降漢。隨後劉邦便以魯公的規格安葬項羽於穀城。項羽的同姓宗親都被賜姓為劉，餘部必須直呼項羽的名字“項籍”才能被漢朝錄用為官。
    垓下之圍時時劉叔也在垓下，這裏是吳家的地盤，就在穀陽或者叫靈璧的南邊，當年劉叔就是在這裏替天行道。隻是現在已經物是人非了，他也算和吳家和解了。吳老說“項羽天生神力，又生有雙瞳，普通人是殺不了他的，隻有逼他自殺”，劉叔就想求吳老幫忙，吳家提出要求就是項羽的屍體必須歸他們。劉叔點頭同意，所以後來項羽在垓下一切都是被劉叔看的一清二楚，項羽所走路線也是吳家安排，陰陵老農正是安排的吳家人，項羽所去的地方也是劉叔配合吳家人建成的困龍陣，而所謂的烏江亭長也是吳家人，隻要項羽上船，必將淹死在江裏。劉邦那邊也交代了勁量隻圍不殺。事後，劉叔拜謝吳老，吳老關心的提醒了一下，“如果我感應的沒錯，你們的大仇家肯定會來報仇！”劉叔點點頭，知道吳老說的是誰。這些老妖怪，一個比一個精，什麽事都逃不出他們的法眼。或是元嬰實力強大感應到了承負。