项羽认为有子弟兵就够了。所以叫大部分先走了。

公元前202年8月，刘邦两次派人去和项羽谈判，要求归还太公、吕后。项羽乘机要挟求和，提出以鸿沟为界，“中分天下”，西为汉，东为楚。
10月，刘邦采纳张良和陈平提出的乘势追歼，不养虎以留后患的建议，大举进攻楚军，并约好韩信、彭越、英布等出击配合，形成30万汉军对楚军大包围的态势。12月，刘邦统率的汉军把项羽围困在垓下。一天晚上，项羽听到四面汉军都唱着楚歌，大吃一惊，“楚国地方都被他们占领了吗?怎么敌军都是楚国人呢?”他坐在帐幕里喝酒解愁，身边陪伴着他的是自己最宠爱的妃子虞姬。他一边喝酒，一边还唱着一首悲壮激昂的楚歌：“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。”唱罢，项羽领着八百骑兵突围逃走。刘邦命部将灌婴率领五千骑兵追击。
项羽逃到淮河边，觅船东渡，部队又散去大半，只剩了一百多人。逃到阳陵，被一老汉指错道路，误入泥沼地，延长了时间。逃到东城时，只剩下28骑，终于被追兵赶上了。项羽自知大势已去，他向部下说：“我起兵至今已有八年，身经七十多战，未败过一次，因此当了霸王。不料今天失败了。但我还要打几次胜仗，杀几名敌将，让你们知道这是天意要我失败，不是我的过错。”而后又杀死几名汉将，消灭汉军一百多名，自己只损失二人。部下都佩服他的勇敢。最后项羽逃到乌江，乌江亭长给他一只船，劝他过长江，并且说：“江东还有几千里地方，可作为根据地，还可以动员几十万兵力。”项羽笑道：“天意亡我，我还过江做什么?我当初带领江东八千子弟过江，今天都完了，我无脸见江东父老。”停了一会又说：“我知道你是好人。我的马骑了五年．日行千里，送给你吧。”他又带领部下二十几人，徒步用短刀向汉军冲锋，杀死汉军几百人，自己也受伤十几处。这时他见到汉将吕马童，说：“你不是我的老朋友吗?我听说刘邦悬了赏格，凡得到我头颅的，赏黄金一千斤，封邑一万户，让你去得这个好处吧!”吕马童低头不敢正视，指着项羽对另一个汉将王翳说：“这就是项王。”于是项羽用剑自杀，死时年仅31岁。汉军为争夺他的尸体，死伤了几十人。最后，五个将军各抢到尸体的一部分，五人都被刘邦封了侯。斗智斗勇的楚汉之争以项羽的失败而结束了。
为什么在“楚汉之争”中，开始时强大的项羽却被力量软弱的刘邦战胜了呢?
首先，刘邦纪律严明，一进关中就尽除秦朝的严刑酷法，“约法三章”，得到了关中人民的支持。在整个“楚汉战争”中，关中成为刘邦的强固的根据地。而项羽一入关中，烧杀抢掠，以后所到之处，也都“无不残破”，失掉人心。人心的向背，是刘邦取胜、项羽失败的重要原因。
其次，刘邦善于用人，在他的周围任用和团结了一批人才，如张良、萧何周勃等。有些曾是项羽的部下，不为项羽所用，后来投奔刘邦的韩信、陈平等，都得到刘邦的重用，成为刘邦打败项羽所依靠的重要谋臣武将。项羽则自恃勇猛，刚愎自用，不能任人。
再次，项羽不能采纳部下的正确意见，赏罚不明，内部不和，分崩离析，在军事上又贻误了许多战机。而刘邦却能够采纳部下的正确意见，避免或者少犯了许多错误，达也是刘邦胜利，项羽失败的一个因素。

楚河汉界后，项羽回军彭城，结果被刘邦军和韩信带来的6国军给偷袭了。军队被打散了。

项羽的军队开始确实不少。但是估计没有四十万，就像当年曹操号称八十三万大军一样，其实就只有二十万左右。也就是说项羽当时可能只有二十多万人马，只是号称四十万。称霸王之后又分封十八路诸侯，诸侯又经常反叛，要征讨。项羽攻打荥阳之时。手里只有二十万大军，然而这时韩信基本攻下齐国。为了阻止韩信，派大将龙且率领十万大军去阻击韩信，此时项羽手里就只有十万大军了。结果龙且轻敌大败，也让项羽第一次感到恐惧。没有办法才跟刘邦中分鸿沟。结果刘邦联合韩信，彭越，英布，加起来一共六十万大军围攻项羽。此时楚地项羽心腹，大司马周殷倒戈。韩信十面埋伏，结果项羽被围垓下。

英雄无比的霸王就这样败了，不是在军事上，而是在政治上。

最后是败在了韩信的“十面埋伏”一阵之中

项羽历来用兵是以少胜多，从来不多带太多兵，从先头的“巨鹿之战”以6万人马大败秦军40万。后又有刘邦帅20万汉军偷袭彭城后，项羽用3万回援，又大败汉军。

在“十面埋伏”当中，就是公元前202年10月，项羽带兵10万，因和刘邦签有以鸿沟为界互不侵犯的约定，在向彭城回师时，刘邦率本部人马，追击向撤退的项羽。追到阳夏的南边，刘邦下令暂停追击，派使者命韩信、彭越与自己在固陵会师，联合追击项羽。此后的作战形势，基本上构成了对项羽军“十面埋伏”的战略包围。韩信三十万兵马自齐南下，切断了项羽向彭城的退路；彭越率数万兵马到达固陵与刘邦会师，担任主攻；刘贾与英布自寿春率兵北进，切断项羽南逃之路。五、六十万汉军重重包围，项羽十万楚军节节败退，退至距彭城东南八十公里的垓下时，就寸步难行了，在垓下把项羽军团团包围，韩信运用车轮战把项羽和他的军队耗得精疲力竭，可谓：项羽一生征战无数，以少胜多从未输过，而且屡屡可除掉刘邦，都以妇人之仁之心放了，输就输在这场战争上面，就输了这一次，刘邦却以除而后快，绝不会让他活着。

可以说项羽的一生是个悲剧