项羽兵困垓下，兵少食乏，处境更加险恶。前线坚守营垒的部队，每日黄昏战斗停顿时，就听到四周唱出的楚歌声，士卒听到这种楚国乡土歌声，看到自己目前的处境，极大地影响了战斗意志。早已被汉军收买的项王叔父项伯，力劝项羽夜间巡视军营，以便让项羽也听到四周的楚歌声，瓦解项军的斗志。果然，项羽听到这些歌声后，十分吃惊，他说：“难道汉军已经把楚国的地方都拿下来了吗？为何他们中间会有这么多的楚人呢？”项羽面对这种局面甚为忧虑，半夜里在营帐中饮酒解愁。
项羽有一位妃子，名叫虞姬，很受宠爱，时常跟随在项王身边。项羽也有一匹青白色的好马，名叫骓，是他最得力的战马。项羽边饮酒边悲凉地歌唱道：“力大能够拔山啊，气壮盖过了全世。不料时势不利啊，连乌骓马也不济！乌骓马不济了啊，那可叫我怎么办？虞姬啊，虞姬！我怎么能对得起你！”（原文见《史记·项羽本纪》。项羽接连唱了几遍，虞姬也应和着一同唱，根据《史记正义》引《楚汉春秋》记载，虞姬当时也唱道：“汉兵已略地，四方楚歌声。大王意气尽，贱妾何聊生？”唱罢，即自刎而死。项羽的泪水一行行地涌流，左右的人也都泪流不止，以至互相不能抬头相看，气氛甚为悲壮。
虞姬已死，项羽悲痛地上马出营，率领部下八百精锐骑兵乘夜突围而去。次日天明，汉军才得知项羽已经突围，韩信急令灌婴率领五千骑兵追击。由于项羽突围之先头骑兵急驰而行，后续骑兵未能全部跟上，待项羽渡过淮水之后，仅跟上来百余骑士，项羽行至阴陵（今安徽省定远县西北），迷失了方向，便向一个老农夫问路，老农夫欺骗项羽部队说，向左走。项羽于是向左急奔。但走不多远，即陷入了大泽之中，行进艰难，很快被灌婴骑兵追上。项羽又引兵向东突进，至东城（今定远县东南五十里）地区后，仅剩下二十八名骑士，而汉军追兵竟有数干骑。项羽此时自料不能逃脱，便对跟随他的骑士说，“我从起兵到观在已经八年，亲身经历过七十多次战斗，真是战无不胜，攻无不克，从未打过败仗，因此，做了天下的霸王。不料今天倒被围困在这里，这是天要亡我，并不是我在战争中的错误啊。”（原文见《史记？项部本纪》）。项羽接着又强调：今天要决一死战，必须做到三战三胜：溃围（击溃敌人，突出重围）。斩将（杀敌将领）、刈旗（砍倒敌人的旗帜）。
项羽说毕，将自己的二十八名骑兵分做四队，对着四个方向，汉军骑兵虽然包围了数层，但项羽毫无惧色。项羽说：“吾为公取彼一将”。于是他命令骑兵坚决向敌冲杀，到达山下后，在山东分三处集合。项羽吩咐完毕后，即呼喊冲杀而下，将汉军打得人仰马翻，四处溃散，并斩杀汉军骑将一人。项羽军到达山东三处集合后，汉军再分兵三队将项羽军团团围住，项羽率兵又驰逐冲杀，斩杀汉将一人，杀死汉军百余人。项羽将自己的兵马又集中起来，结果发现自己仅亡两骑。项羽对众人说：“各位看我打得如何？”众骑兵说：“诚如大王所说的一样。”项羽得胜，乘汉军混乱之际，冲出一条血路，向南疾走，准备渡过长江。项羽到达乌江。乌江亭长撑船靠岸，等待项王上船。亭长对项王说：“江东地方虽然不大，但方圆也有千里，有民众数十万，足够建立霸业，请大王急速渡江。这一带只有我有船，汉军到后将无船渡江。”（原文见炙史记·项羽本纪》）。
项羽笑着对乌江亭长说：“上天要灭亡我，我不能渡江了。当初我带领江东八千子弟渡江西征，现在没有一人生还，纵然是江东父兄谅解我，继续拥立我为王，我有什么面目见这些父老？即令是他们不谴责我，我也羞愧难容。我知道你是忠良之人，我骑的这匹马只有五岁，所向无敌，一日可以行千里，我不忍心杀之，观在赠送给你。”（原文见《史记·项羽本纪》）。项羽把自己的乌骓马送给乌江亭长后，命令所有骑士均下马步行，以短兵器与汉军追到的骑兵搏斗。项羽一人即杀死汉军将士数百人，自己受伤十多处。
项羽在冲杀间回头看见汉军骑司马吕马童；便指着吕马童高芦说：“你岂不是我的老部下吗！”吕马童看见项王后，即指给汉将王翳说：“此项王也”。项羽对王翳说：“我知道汉军要出千金得我的头，还要封万户侯，为了使你得到功赏，请把我的头拿去吧。”项羽说罢，即自刎而死。王翳割取了项王之头，汉军其余将领争割项羽尸体，以便回军请功。
第七，垓下战役后的动态
垓下会战为楚汉双方的最后战略决战，在此次决战中，汉军共斩杀楚军近十万人，使项羽大军全军覆没。至此，西楚政权即宣告灭亡。但项羽原封地之鲁人，仍在抵抗刘邦军的进攻，后来也被刘邦击灭。
刘邦在消灭项羽之后，即急忙驰入韩信军营，夺了韩信的兵权，并将韩信由齐王改为楚王，封其统辖淮北地区，建都于下邳（今江苏省邳县，故城在邳县东）。封彭越为梁王，建都定陶。将衡山王吴芮改为长沙王，定都临湘（今湖南省长沙）。
刘邦于汉高祖六年（公元前二○一年）二月称帝，最初定都于洛阳，三个月之后，迁都长安。
垓下战役评述
历时四年半的楚汉战争，迄于刘邦夺占三秦之战，至垓下一战才告结束。刘邦与项羽之间争夺封建领导权的战争，终于以刘邦彻底胜利和项羽军的覆灭而载入战争史册。
垓下大战，是刘邦、项羽间的最后战略决战，项羽军在垓下作战中之所以迅速被刘邦军歼灭，除开政治上的原因之外，在战场交战的直接原因是战略指导上的低能。
战略撤退中疏于戒备。项羽与刘邦达成了鸿沟议和后，没有在战略全局上正确地分析敌我双方的形势。此时的楚军虽然不是败将求和，但战略上已处于绝对的劣势地位。在这种情况下，一纸空文能对刘邦起多大约束作用，楚军毫无考虑，只是遵约东撤，给了刘邦乘胜追击的难得的战机。劣势之军后撤，本已造成军心士气的严重影响，加之再有重兵集团的追击，更会在心理上加重失败的恐惧。因而，从根本上说，项羽军虽有十多万兵力，但实际已处于军无斗志的失败情绪之中。可谓：“一招不慎，满盘皆输”。
固陵之战缺乏战略远见。项羽军在固陵地区回兵反击刘邦主力，一举取胜，在战略上出现了挽回颓势的一线转机。而此时韩信、彭越之军还远在北方，项羽如果重振士气，以战胜之余威，咬紧牙关，全力攻歼刘邦军，设若刘邦军被一举歼灭，无疑会对楚军起巨大的鼓舞作用。这样是否还有彭越、韩信南下之举，则恐怕又当别论了。可惜，项羽缺乏这种战略远见，反击胜利，即行止戈，给了刘邦固守待援的天赐良机。
垓下突围造成战略上的不击自溃。项羽军虽被困垓下，受韩信几十万大军的包围，但汉军如单凭力战，欲将项羽军很快歼灭，也并非易事。但项羽军却中了张良等的“四面楚歌”之计，不是组织全军有组织地突围撤退，而是项羽自率八百骑兵突围，这实际上就是弃军而逃。一个战略统帅，在全军处于被包围的困难境地时，只顾自己突围而走，这支军队自然是不击而溃了。这使叱咤风云、英名盖世的项羽，落了一个很不光彩的名声，虽然有自刎乌江的悲壮场面，也暗然失色了。
退守垓下，不返江东，是战略上最后的失策。项羽从固陵后撤，再加上彭城南撤之军，绝不止十万之众，尚有相当可观的实力。项羽未能早日定下南渡江东的决心，以现有兵力，加上江东的人力物力，并有长江天险的阻隔，休养生息，积蓄力量，也并非没有东山再起的机会。然而，项羽军却是退一步，看一步，没有长远的战略策划，以至处处被动，全军覆没。