漢王與項王以鴻溝為界平分天下，簽訂盟約後，項王就帶著隊伍罷兵東歸了。漢王也想撤兵西歸，陳平和張良勸諫漢王說：我們已經占據了大半個天下，諸侯又都歸附於我們，而楚軍已經兵疲糧儘，這正是天賜亡楚的大好時機，我們應該趁此機會把他消滅掉。如果我們放過項羽不打他，那就是養虎為患，將來會成為我們的大麻煩。
漢王聽從了他們的建議。
漢王馬上調集軍隊追趕項羽，並與建成侯彭越，淮陰侯韓信約好會合日期，共同攻打楚軍。到了約定好的會合日期，漢軍到達固陵，而彭越，韓信的部隊沒有如約會合。
項羽見劉邦不遵守盟約，竟然派將士追趕楚軍，很是生氣，便趁漢軍立足未穩，突然襲擊漢軍，漢軍大敗，又逃回營壘，深掘壕溝堅守。漢王問張良說：諸侯不遵守約定，得怎麼辦？
張良說：楚軍快被打垮了，韓信，彭越還沒有得到分封的地盤，他們撈不著好處，不來會合是很正常的。現在的形勢很難預料，如果君王把陳縣到海濱一帶地方給韓信，把睢陽至穀城的地方給彭越，使他們各自為自己的利益而戰，就能很輕鬆的打敗楚軍。
漢王聽信了張良的諫言，馬上派使者到韓信，彭越處傳達，韓信，彭越欣然接受，韓信從齊地出發，劉賈的部隊從壽春進發，沿途攻下數座城邑，與彭越先後會師垓下，逼近項羽。
項王的軍隊在垓下修築營壘，準備最後一搏。但楚軍兵少糧儘，又被漢軍及諸侯軍團團包圍好幾層。深夜，漢軍在四麵唱著楚地的歌，使楚軍思念家鄉而沒了鬥誌。項王聽到了楚歌，大為吃驚，知道自己很難脫身，便披衣起身飲酒消愁。
項王有個美人叫虞姬，倍受項王寵愛，一直陪在你身邊。麵對現在的險境，麵對心愛的虞姬，項王慷慨悲歌，吟唱道：我有，力能拔山的英雄氣概舉世無雙，但我的時運不濟呀，才落得如此境地。虞姬呀虞姬，我不知道怎麼安排你才算妥善！
美人虞姬在一旁應和，項王唱了一遍又一遍。項王悲愴無奈，淚流滿麵，左右侍從也跟著落淚，都沉浸在絕彆，無望的淒涼之中。
項王心愛的駿馬叫騅，項王撫摸著馬頭，馬通人性，也落下了淚。項王騎上他心愛的駿馬，部下有八百壯士騎馬跟在後麵，趁著夜色衝出重圍，往南飛馳而逃。天亮時漢軍才發覺項王逃走了，命令灌嬰帶領五千騎兵去追趕。
項王渡過淮河，跟隨身邊的部下隻有一百多人。項王到了陰陵迷路了，去問一個農夫，農夫騙他，讓他向左走，項王帶著部下走左路，陷進了沼澤地中。此時漢兵已追上他們，項王隻好掉頭向東衝殺過去。到達東城項王回頭一看，部下隻剩下二十多人，漢軍有幾千騎兵已經追趕上來，項王已無路可走。
項王對他的騎兵說：我帶兵起義至今已有八載，親自指揮打仗七十餘場，從未有過敗績。我所抵擋的敵人都被打垮，我所攻擊的敵人無不降服，因此才能稱霸據有天下。可如今終於被困在這裡，這是上天要亡我呀！絕不是我作戰的過錯。
為了證明這不是我的過錯，我願意帶領你們痛痛快快地打一仗，這是我決一死戰，一定勝他三個回合。帶領諸位衝破重圍，斬殺漢將，砍倒軍旗，讓諸位知道，絕不是我的錯誤，是上天要滅我。
項王把騎兵分成四隊，麵對四個方向，漢軍把他們包圍了好幾層，必置他們於死地。項王對他的部下說：我來給你們拿下一員漢將，四麵騎士馳馬飛奔而下。漢軍像草木一樣潰敗了，一名漢將應聲倒地。漢將楊喜在後麵追趕項王，項王回身怒斥他，嚇的楊喜倒退數裡，不敢向前。
項王與三處騎兵會合了，消失在夜幕中。漢軍不知項王去向，便把部隊分為三路，再次包圍上來，項王馳馬衝向前去，一名漢將都尉被斬殺，有八十名士兵被殺死。項王聚攏騎兵，清點人數，僅僅損失兩個人。項王問騎兵道：怎麼樣？
騎兵們敬服的說：正像大王說的那樣。此時項王想向東渡過烏江，烏江亭長正把船靠岸等在那裡，對項王說：江東雖然小，但也有土地方圓一千裡，民眾幾十萬，足夠可以稱王的了。請大王快快上船，江岸隻有我一條船，漢軍到了也沒法渡過去。
項王笑了笑說：上天要滅我，我還過烏江乾什麼！江東子弟曾有八千人與我渡江西征，如今沒有一個人回來，我有何臉麵見江東父老，我項羽心中羞愧難當。項羽接著說：我知道您是忠厚長者，我騎的這匹馬跟隨我征戰了五年，日行千裡，所向披靡，我不忍心殺掉它，我就把它送給你吧！
項羽命令騎兵都下馬，步行與追上來的漢軍短兵相接。光項羽一個人就殺掉漢軍幾百人，項羽身上也多處受傷。項王回頭看見了漢軍司馬呂馬童，就對他說：你不是我的老朋友嗎？
呂馬童隻好過去與項王打個照麵，他指給王翳說：這就是項王。
項王說：我聽說漢王懸賞千斤黃金，封邑萬戶征求我的腦袋，我就把這份好處送給你吧！
說完自刎而死。項王的頭被王翳拿走，漢兵們開始爭搶項王的軀體，互相爭鬥死了幾十人。最後由楊喜，呂馬童，呂勝，楊武各爭得一段肢體。五個人把肢體拚合在一起，能認出來是項羽。劉邦把萬戶侯的土地分成五份，封給持有項羽肢體的五位將軍，並封他們為侯。
項王已死，楚地人相繼投降了漢王，隻有魯縣仍不降服，因為項羽當年被楚懷王封為魯公，封地就在魯縣。部將要將魯縣屠城，漢王考慮到他們是恪守禮義，為君主守節而不惜一死是義。漢王命人把項羽的人頭拿給魯縣父老看，魯縣父老這才投降了。
劉邦按照魯公這一封號禮儀，把項羽安葬在魯地。劉邦親自為項羽發喪，並假惺惺哭了一場離開了，沒有為難項氏家族，並封項伯為侯，賜姓劉。
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