項羽大聲朗笑後，舉劍自刎而死，王翳乃領先衝近，割下項羽首級。圍在旁邊的漢營將領也爭先恐後地前來爭奪項羽的屍體，因而發生嚴重衝突，甚至舉刀相向，互砍而死者達數十人。
固陵會戰，項羽再敗漢軍
由於糧食嚴重缺乏，和談成立後項羽立刻下令大軍火速返回彭城，以補充糧秣襪。
「急行軍到彭城，便可吃一頓飽餐！」
項羽對飢餓的楚軍宣佈撤軍的消息，並希望大家提高效率以脫離困境。
不過從滎陽到彭城，其間必須經過彭越游擊隊出沒最多的地方。
以昌邑為根據地的彭越雖經項羽親自追剿過，但他那敵出我入、敵人我出的策略卻使其實力絲毫不損，並且已有效截斷項羽西征軍的補給體系。
如果硬是闖過彭越出沒的梁地，雖然距離彭城較近，但勢必會遭到不少麻煩。
這對飢餓的楚軍可能會造成心裡的驚慌，楚軍的參謀人員因而不斷向項羽表示他們的顧慮。
因此項羽決定先往南退入陳國，再行繞回彭城，雖然這段路稍遠，但卻安全得多。
由此顯示項羽已喪失往日的霸氣。
飢餓已成了楚軍最大的敵人。
當楚軍到達陳城西北的固陵時，接獲了劉邦指揮大軍越過鴻溝、背約前來追擊的情報。
項羽大怒，下令全軍在固陵部署。
在後面追擊的劉邦聽說楚軍停了下來，也不敢冒進，便在固陵北方的陽夏城南方下營。由於這些地方全屬無險可守的平原，雙方可能會在此發生會戰。
早在下令揮軍追擊楚軍的同時，劉邦便派特使分馳韓信及彭越處，要求兩人出兵共擊項羽。然而當他到達固陵戰場時，卻見不到韓信和彭越的軍隊。
「看來我必須要單獨面對項羽了！」
劉邦擔憂地和張良商量著。
「我們必須盡全力一戰！」
事到如此，張良認為劉邦絕不能逃避，況且這一戰不論輸贏都可以消耗楚軍的戰力，對漢軍來說未嘗不是一件好事。
由彭城送來的少量援糧正好讓飢餓的楚軍可以先飽餐一頓，以便和漢軍一戰。
能和敵軍會戰，一直是項羽夢寐以求的願望。
憤怒加上興奮，楚軍展現了驚人的衝擊力。
項羽身先士卒地在前面衝鋒。
漢軍前鋒很快就崩潰，幸周勃的軍團全力阻擋，劉邦的中軍主力才得以安全退入陽夏城內。劉邦下令守城，並深築防禦工事而閉門不出。
項羽雖率軍猛攻，但一時也奈何不了劉邦，眼見彭城運來的糧食又要消耗殆盡了。
如果項羽能夠在這時候下令緊急退回彭城，不要管劉邦的態度，或許還有讓楚軍東山再起的機會。
但項羽恨透了劉邦，發誓非斬下劉邦的頭顱不可，因此不顧士兵的飢餓，項羽下令猛攻陽夏。
漢軍陣營大集結
楚軍攻勢雖然猛烈，但周勃軍團沉穩應戰，陽夏防線短期內尚不致有危險。
劉邦和張良商議道：
「我已通知了韓信和彭越，但他們顯然不打算來幫助我，怎麼辦呢？」
張良答道：
「此時楚軍已到了強弩之末，但君王從未表示如何和他們倆平分疆土，他們才會不願前來。君王若能表明將和他們共分天下，相信他們很快便會率軍來援的。
「韓信被封為齊王是他自己勉強要求的，並非君王之本意，所以連韓信自己都不認為其齊王的位置已很穩定，想必心裡尚有很大的不安。
「彭越目前幾乎控制了梁地，但早年君王以魏豹為梁王，以彭越為相國；如今魏豹已死，彭越希望成為梁王，但君王卻一直未正式任命他，所以他心裡也是非常不平的。
「如今，宜將睢陽以北至谷城等梁國疆土全部封賜給彭越，將從陳以東到海之地及韓國原有疆土封給韓信。而且韓信是楚人，他也很想衣錦還鄉，君王若能和他們均分天下，並要求他們率自己軍團去攻擊項王，則楚軍很快便會被擊潰的。」
劉邦立刻批准張良的提議，派遣特使帶著封疆的地圖，火速請韓信及彭越出兵助陣。
果然韓信立刻親率大軍由臨淄南下。
彭越的軍團也分批由昌邑出發，意圖截斷項羽返回彭城的後路。
另外，劉邦也派遣劉賈的特遣部隊渡過淮水攻擊壽春，並派人引誘楚國大司馬周殷以舒城的兵眾叛楚，重新擁立英布。英佈於是以劉邦盟友的淮南王身份重新統轄九江地區，並和劉賈軍共同北上至城父，準備由南方夾擊截斷項羽退路。
項羽接獲各地不利的情報後，心中大為恐慌，乃火速向東撤軍，於十二月左右進入垓下。
由於彭城的後退之路已為彭越截斷，楚軍能退到垓下，而不在中途受在襲擊已屬不幸中之大幸。
垓下在今日的安徽省淮水北岸之地，有不少河流流經該地，形成了不少河溝及巖壁，十分有利於建構防禦工事。
項羽這時不得不靠地利來防守了。
一向擅長會戰的項羽，這次竟然主動放棄此一機會，看來項羽的確到達窮途末路了。
垓下雖有少許食糧，但根本用不到數月，與彭城間的交通又完全斷絕，因此項羽的主力部隊已成了被重重圍困、完全沒有外援的孤軍。
由於糧食的確不足，外圍的楚軍逐漸潰敗，有的甚至難忍飢餓地向漢軍投降。
垓下大戰，項羽首嘗戰術潰敗
十二月中，漢軍主力和各諸侯部隊全部到達垓下。
韓信親率齊軍三十萬為先頭部隊，寥侯孔熙在左、費侯陳賀在右，劉邦也率主力部隊緊隨其後，周勃和柴將軍則追隨在劉邦之後。
一行浩浩蕩蕩地直奔垓下。
項羽親率主力部隊十萬兵馬，出城準備給漢軍迎頭痛擊。
這場會戰，漢軍陣營由韓信親任總指揮。
這也是兩位當代軍事奇才，首度也是最後一次的面對面決戰。
項羽仍展現他野獸般的猛勇，親率騎兵隊在前面衝刺。
韓信則仍以智略見稱，他的戰場都是經過精密設計的。
剛接觸不久，韓信便下令撤退，他不願軍士在楚軍的死戰下損傷太多。
項羽仍采猛烈攻勢，以打擊漢軍士氣。
但孔熙和陳賀軍隊卻由兩側絕斷楚軍退路，讓楚軍陷入前後夾擊中。
項羽方反身迎戰左右兩軍，韓信主力卻又回頭再擊楚軍，項羽只得在腹背受敵的情況下疲於奔命。雙方混戰了半日，楚軍因飢餓而不耐久戰，加上敵眾我寡、死傷慘重，項羽只得再度退入垓下而閉城堅守。
劉邦率諸侯軍將垓下團團圍住。
經過一天苦戰，項羽身心俱疲，不及解下盔甲便倒在營帳中小憩，虞美人則在身旁照顧。
一覺醒來，已是深夜，萬籟俱寂。
遠處卻傳來楚人的歌聲，漸漸地四方都響應了起來。
垓下城中的楚軍都跑到外面來聽這熟悉的歌聲。
這不正是楚地的歌謠嗎？楚軍紛紛興起了懷鄉情結，想到自己或許即將孤獨地客死他鄉，更念及家中的父母妻兒，不禁悲從中來地掩面痛哭。
驚醒後的項羽睡意全消，立刻起身喃喃自語道：
「難道漢軍已經完全佔領楚國了嗎？為何漢營中會有這麼多楚人呢？」
歎息中，項羽堅強的意志慢慢地消失了。
這便是歷史上所謂的「四面楚歌」！
的確有不少楚軍已被漢軍捕獲或主動投降了，但人數還不致太多。
這顯然是張良和陳平有意的設計，讓營中楚軍教漢營軍隊和諸侯部隊練唱楚歌，利用大合唱的聲勢，加上由遠處傳來的幾可亂真效果，徹底打擊垓下守軍的士氣。
這一招果然非常成功，連項羽都深受感染而沮喪不已。
虞兮虞兮奈若何
最後時刻已到，項羽決定死得像個英雄。
他起身穿上全副武裝。下令在營帳內設酒宴，並由虞美人作陪。
馬伕也將駿馬名騅牽到帳營前。
由軍中精選出的八百敢死騎兵隊，準備冒死突圍。
這是最後的酒宴。
項羽囑咐部屬，他突圍而出後將展開壯烈的生死決戰，其後垓下的楚軍便可向漢軍投降，以免不必要的死傷。
他要求虞美人和所有重要將領不可輕言赴死，必須在楚國滅亡後盡力保護自己的族人。
他相信劉邦和韓信都是楚人，應不致給楚人太大的難堪。
說罷，項羽起身，慷慨悲歌：
力拔山兮氣蓋世
時不利兮騅不逝
騅不逝兮可奈何
虞兮虞兮奈若何
這闕歌曲便是項羽的最後遺言了。
我的力量可以撼動山河，我的氣勢更是舉世無匹！
但是時局卻對我大不利，使得我的武運無法發揮！
武運無法發揮，名騅失去雄姿，真是令人遺憾啊！
虞姬啊虞姬，我們這下分離，是無可奈何的千古遺恨啊！
項羽高歌時，虞美人也起身和歌。
《楚漢春秋》記載，虞美人之對歌如下：
漢兵已略地
四方楚歌聲
大王意氣盡
賤妾何聊生
《史記》和《資治通鑒》雖未明載虞美人下落，但依此歌詞之意來看，虞姬其實已清楚表示自己將要殉身以明志。《項羽本紀》中記載：
「歌數闕，美人和之，項王泣數行下，左右皆泣，莫能仰視。」於是這一場最後的酒宴，就在悲歌與淚水中落幕了。
項羽的最後奮戰
項羽即刻上馬，率領著騎兵敢死隊八百人，在夜色掩護下由小路突圍而出，然後如烈火般突襲漢營守衛，全隊向南奔馳而去。
項羽並不打算逃走，只是由於軍隊太少，他必須選擇一個較有利的戰場來和漢軍決戰，以突顯其最後的武勇。
天將明時，巡迴隊發現項羽已突圍，立刻向劉邦報告。
劉邦命騎兵團司令灌嬰親率五千騎由後面追擊。
由於夜裡視線不良，不少敢死隊員在途中走失或跌落深谷，到天亮時能跟得上的只剩百餘騎而已。
項羽乃下令餘騎在陰陵作一次集結。由於這個地方已屬沼澤地帶，若對道路不熟將很容易陷入絕境。
在前引導的斥候於是向農夫問路，卻反而被騙，使得全軍陷入沼澤中。
隨後漢軍的前鋒部隊追及，楚軍死戰以保護項羽，項羽乃得突圍到達東城。
這個地方屬平原區，是決戰的好場所，不過楚軍只剩下二十八騎。
後面即將追到的灌嬰騎兵部隊卻至少有千餘騎。
眾寡懸殊，但項羽仍決定在此作最後奮戰。
他對最後的二十八騎表示：
「我跟隨叔父起兵抗秦以來也已經有八年了，親身參與及指揮的戰事多達七十餘次，幾乎每戰必贏，沒有不被我擊潰的敵人，因而能夠稱霸於天下。
「然而今天卻逢此困境，這是上天有意滅亡我，而不是我的作戰能力有何過錯啊！現在我準備展開最後奮戰，為你們殺開一條血路。我設定三個目標：潰圍、斬將、刈旗，讓諸君來為我評估，到底是我的天運不足，還是我的能力不夠！」
隨即他將剩餘的楚軍二十八騎分置在四個方向，漢軍也由四面將項羽和楚軍重重包圍著。
項羽遙指一漢軍將領表示：
「我將親自斬殺那位將領，各位可以看看我是否做得到！」
他下令楚軍由四面衝刺，並到前面再作集結。
於是項羽大聲喝斥，領先衝向該名漢將。
擋在中間的漢軍在項羽衝殺下，皆披靡四散，項羽便火速騎到該名漢將前面，舉刀將之砍殺於馬下。
這時候漢軍的前軍指揮為郎中騎楊喜，他親自向前擬向項羽挑戰，項羽怒目大聲喝斥，楊喜因坐騎遭到驚嚇而無法坐穩，只好倒退數里之遠。
項羽和餘騎分成三處會合，漢軍無法判斷項羽在那個地方，只好分兵三處包圍。
項羽見漢軍分散，便返身再度衝殺，當場又斬殺一位漢軍都尉，漢軍士卒也死傷數百人。項羽集合剩餘楚軍，發現只折損兩人而已，乃對剩餘的楚騎表示：
「你們評估一下我們這次的戰果如何呢？」
剩下的楚軍全部感動地表示：
「真是如同大王先前所說的啊？」
烏江自盡，霸王分屍
項羽率剩餘楚軍再往南撤退到烏江，如能順利過河，便可回到他的故鄉會稽。
烏江北岸的烏江浦設有楚國之亭長，這位亭長一向欽佩項羽的武勇，因此已備好渡河船隻欲送項羽返回江東，亭上人員也將死戰以確保項羽安全。
「大王請快上船吧！這是此地僅有的船隻，追兵想要渡河必須要花費一番工夫和時間，大王的安全將沒有問題！」
項羽眼見又要有人為他犧牲，心中萌生不忍，因此低首搖頭。
亭長見項王遲疑不定，更積極地表示：
「江東（指會稽郡）雖小，地方尚有千里，人眾也有十數萬，仍可擁地為一方之諸侯王，何況我們也還有東山再起的機會啊！」
項羽想到自己率子弟兵征戰數載，最後卻落得如此下場，如今他即使渡江也難以逃過漢軍的追緝，反而只會把戰火延伸到故鄉，徒增些屈辱和悲劇而已。
感歎之下，項羽對烏江亭長表示：
「我的天運已盡，即使暫時渡河逃難也沒有什麼用的。況且當年我項籍率領江東子弟八千人渡過烏江，西向爭霸天下，如今盡無一人生還。縱使江東父老憐惜我，再度擁我為諸侯王，我又有什麼顏面接受他們的愛戴呢？就算他們都不出言批評，我項籍難道就能不感到慚愧嗎？」
亭長聞之也悲從中來，不由得放聲大哭。
楚軍無不感歎而泣。
看開了以後，項羽倒相當冷靜，他囑咐亭長道：
「我深知您的確是位可敬的長者。這匹馬我已騎了五年，曾經日行千里、所向無敵，是匹少見的名駒，我不忍殺之，現在就贈送給您，希望您好好地對待它。」
說完，項羽下令剩餘楚騎全部下馬，徒步繼續和漢軍對抗，他自己更獨自奮勇砍殺漢軍數百人。此時跟隨之楚國敢死隊已傷亡殆盡，項羽也身受數處創傷，筋疲力盡之下已無法再戰。
他回頭看到漢軍的騎司馬呂馬童也在包圍他的行列中，乃大聲喊道：
「我們應該見過面，你也認識我吧！」
呂馬童於是向旁邊的漢將王翳表示：
「這個人便是項王啊！」
項羽微笑表示：
「我聽說漢王懸賞千金，指名要我的首級，這件功勞就記在你的頭上吧！」
由於無人敢再接近項羽，項羽大聲朗笑後，便舉劍自刎而死。
王翳領先衝近，割下項羽首級。
圍在旁邊的漢營將領也爭先恐後地前來爭奪項羽屍體，因而發生嚴重衝突，甚至舉刀相向，互砍而死者達數十人。
最後由郎中騎楊喜、騎司馬呂馬童、郎中呂勝、楊武各得身體的一部分，加上王翳所割下的首級，的確是項羽本人的屍首。
事後，劉邦封呂馬童為中水侯，封王翳為杜衍侯，封楊喜為赤泉侯，封楊武為吳防侯，封呂勝為涅陽侯。
一代霸王的屍身慘遭五分，也結束了長達四年的楚漢相爭。
時為公元前202年，項羽死時僅三十一歲。
中國史上最傑出的戰爭奇才，就此飲恨以歿。
楚國的最後結局
項羽早年曾被楚懷王封為魯公，這也是他第一個封地。第一個正式官職。
項羽去世後，楚國各部落都向劉邦投降，只有魯地拒絕接受招撫，因此漢營將領們均主張引天下諸侯軍隊以殲滅之。但劉邦卻不表贊同，他認為天下已平定，像魯地這種為主死節、遵守禮儀的情操是最值得推崇的，因此特別派遣特使持項羽首級，依禮節到魯地舉行祭祀，並進行招撫行動。
魯國父兄見劉邦遵守義理，乃開門投降。
劉邦下令以魯公之禮葬項羽於穀城，並親自前往弔祭。他感歎兩人由同事成宿敵，為爭霸天下而至決生死，項羽仍是他心中最尊重的敵人。見此結局而念及故人，劉邦也不禁悲從中來、飲泣不已。
項氏的長老全數被赦免，並保留原來地位。
張良之至交、對劉邦也有恩情的項伯被封為射陽侯，其餘重要長老則分別封為桃侯、平皋侯、玄武侯，並賜以「劉姓」以表王室恩寵。
誠如項羽生前所言，劉邦是楚人，所以不會給楚國長老太大的難堪。
司馬遷以項羽重瞳子又長得高大，因而懷疑他是舜帝的後裔。舜屬鳥圖騰族，在今山東一帶活動。項羽傳說是楚名將項燕嫡長孫，項燕雖是楚人，但長年經營楚國東北與齊國之邊界地區，若項燕長子娶齊國貴族之女，依當時國際婚姻制度是相當有可能的。項羽的身材高大雄壯，不同於矮小的楚人，或許是承襲自母方的血統。
項羽是天生的戰爭機器，作戰效率幾乎空前絕後，但他絕不是位優秀的經營者，他最後的慘敗其實也是可預料的。
【陳文德說評】
老子《道德經·第四十八章》：「為學日益，為道日損。損之又損，以至於無為，無為而無不為，取天下常以無事，及其有事，不足以取天下。」
作學問的人是知識不斷地增加，修道的人卻正好相反，其意念及慾望必須不斷地削減再削減，以至於清淨無力的境界。
能夠作到無為的人，由於沒有意念、沒有慾望，一切順乎自然，反而成了無所不為、無所不行了。
天下是大家的，天下是順自然之道而運行的，所以只有抱持無為精神的人才能善取天下。而那些意念太強的、不能順乎自然之道而行的人，即使其態度再積極、效率再高，也無法戰勝自然，因此是不足以取天下的。
日本名小說家司馬遼太郎在其名著《項羽對劉邦》中，以小說家特有的浪漫情操，描述項羽因式運不濟而在偶然因素下為劉邦所敗。
細讀完其作品，我們反而更搞不懂項羽為何會輸、劉邦為什麼能夠贏的原因，因為即使在廣武對峙中，劉邦仍然膽小如鼠，根本無法和叱吒風雲的項王相比。
我們倒不是堅持以成敗論英雄，但成敗絕非偶然因素，必有其道理和原因的。
項羽誠然是英雄人物，其言行舉止令人懷思，其最後的悲劇收場也令人感歎。但他所犯的錯誤實在太多了，他的失敗絕非武運不濟、天運不足所能概括的。不論是經營能力。心態和策略規劃，項羽的確是不及劉邦。
項羽認為只要會作戰便可以取天下、治天下，這誠然是幼稚的笑話。
戰爭是反自然的行為，亦即以人的意念及慾望來改變自然的形態，而且認為人力必能勝天，這未嘗不是項羽心中最執著為「意念」。
就是這個意念，使他不懂得無為的重要性。他的所言所行不斷違背天意，最後卻以「天亡我也，非戰之罪」為遺言，實在是位相當不瞭解自己的人。
司馬遷在《項羽本紀》中最後評論道：「欲以力征經營天下，五年卒亡其國，身死東城，尚不覺寤而不自責，過矣！乃引『天亡我，非用兵之罪也』，豈不謬哉！」