秦以十月为岁首。
公元前203年9月，远离封国作战、粮道和后路已经断绝的项羽，拿出彭城之战的胜利品：刘邦的父亲和妻子，威胁刘邦议和。
此前，刘邦成功地利用荥阳、成皋阻击战，吸引住了项羽和楚军主力，韩信、彭越等人则乘机夺取了赵、魏、齐、燕、楚等大片国土，项羽攻克荥阳时，已然身陷重围。
此时，刘邦据守成皋（gāo），汉军粮草充足，气势正盛，汜水另一侧的项羽则占据荥阳，士卒疲惫，粮食告绝。然而，刘邦却同意了项羽的议和。
楚汉双方协议：项羽、刘邦二人平分天下，双方以荥阳东面战国时魏惠王所开的名为“鸿沟”的运河为界，鸿沟以西划归汉王，以东划归楚王。
显而易见，刘邦同意议和是用它换来家人的性命，而项羽则是用它换来安全撤退的时间。
协议签订后，项羽没有往东攻打陈留、外黄，回归彭城，因为他不认为短时间能夺回彭城。仓皇之下，项羽一路往南逃往阳夏（今河南周口），准备迂回返回楚地。
刘邦能放过项羽吗，显然是不可能的。
张良、陈平认为，汉已有天下大半，建议撕毁鸿沟条约，趁楚军兵疲粮尽，从背后发动追击，灭亡项羽，不能养虎为患。刘邦采纳了张良、陈平的建议，不顾和约，尾追项羽。
前202年10月，刚到阳夏的项羽就被汉军追上，刘邦率兵大破楚军，活捉一名楚国大将，俘虏五千楚军。
项羽撤退至固陵，排开阵势，反击汉军。刘邦一方面深挖壕堑固守缠住项羽，一方面派出信使，四处奔走，邀各路人马向固陵（今河南太康）集结。
项羽往南逃至陈县（今河南淮阳），刘邦与靳歙、灌婴的骑兵会合，大败项羽。项羽率残兵败将向东南方逃跑，来到城父（今安徽涡阳东）。汉军再次强攻并屠戮城父。
前202年12月，项羽逃离城父，逃至垓下，刘邦、韩信、英布等各路人马汇合于垓下。最终以韩信为首的五路兵马约60万，将10万楚军包围于垓下（今安徽灵璧）。
项羽在垓下，不但兵少，而且粮食也已断绝，与汉军交战失败后，筑壁垒防守，汉军和诸侯的军队将楚军层层包围。
项羽夜里在帐中饮酒，听到汉军从四面唱起楚地的民歌，大惊：“汉军都已经占领楚都了吗？怎么楚人这么多呢？”没有人能给他回答。
他看着在摇曳烛火下的身姿曼妙的虞姬，不由的慷慨悲歌：“力拔山兮气盖世，时不利兮骓不逝，骓不逝兮可奈何，虞兮虞兮奈若何？”
项羽连唱了好几遍，虞姬在旁听了，泣不成声。未几，忍住悲伤的虞姬，拔剑起舞，并以诗和之：“汉兵已略地，四方楚歌声，大王意气尽，贱妾何聊生。”
虞姬一转身，从项羽腰间拔出佩剑，向自己项上一横，香消玉殒。项羽大哭一声，命人就地掘坑掩埋了虞姬，然后跨上那匹乌骓宝马，趁夜色率800骑兵向南突出重围，疾驰而去。
天快亮时，汉军才发觉项羽逃跑，刘邦令灌婴率五千骑兵追击。项羽渡过淮河时，身边的随骑只有100多个了。项羽到了阴陵时，迷失道路，问一个农夫，农夫骗他往东走。
结果，东面是一片沼泽地，项羽陷入其中，被汉军追上。项羽只得再次带兵往东走，到了东城，只剩下了28个随骑，而追击的汉军骑兵还是几千人。
项羽鼓舞士气，把骑兵分四路突围，约定在山的东面分三路汇合。项羽随即大声呼喝着策马飞驰而下，汉军都溃败散乱了，项羽趁机斩杀了一名汉将。
郎中骑杨喜，追击项羽，项羽瞪着双眼厉声呵斥他，杨喜人马都受到惊吓，退避了好几里地。项羽和他的骑兵们分三路汇合，汉军不知道项羽在哪，也分三路，又把他们包围起来。
项羽再次奔驰冲杀，又斩杀了一名汉军都尉，杀掉了汉军百十来人，重新聚拢了他的骑兵，仅损失了2名。
项羽想东渡乌江，乌江亭长把船停泊在岸边等着他，并对他说：“江东虽小，土地也方圆几千里，民众几十万人，足够您称王了。现在江边只有我有船，汉军来到，没船过河”。
项羽无奈的笑道：“当初八千江东子弟和我渡江西征，如今没一个人归还，我还要渡江做什么？纵然江东父老能容我为王，我有何面目见江东父老。”
于是，项羽把乌骓马送给了亭长，命令他的骑兵都下马步行，手持短兵器与汉军交战。这些人中，项羽一个人就杀死了几百汉军，自己也受伤几十处。
项羽看到了汉军骑司马吕马童，就说：“你不是我的老朋友吗”？
吕马童背过脸去，指给中郎骑王翳说：“这就是项王”。
项羽又说：“我听说汉王悬赏千金买我的头，分给万户的封地，我就留给你一些恩德把。”说完便自刎而死。一代西楚霸王项羽就此湮灭。
王翳取下项羽的头颅。其余的骑兵，相互践踏着争抢项羽的躯体，甚至有几十个人为了得到一块残肢，相互残杀。最终，杨喜、吕马童和郎中吕胜、杨武各夺得项羽的一部分肢体。
五个人把项羽的肢体会合拼凑到一起，都对的上，因此刘邦分割原来悬赏的万户封地，将五人都封为列侯。