刘邦最后与项羽决战时，和韩信、彭越相约合力伐楚，当时韩信、彭越没并有发兵。最终刘邦承诺把齐地封给韩信，梁地封给彭越，两人才引兵而来，这不是以皇帝的身份分封臣子，而是以对等的资格结下了分地之盟。所以，与其说楚被汉灭，项羽败于刘邦之手，不如说项楚实际上为被诸侯的联盟军队所灭，汉高祖不过是联军领袖罢了。

　　两军阵前，项羽曾对刘邦说：“天下匈匈数岁者，徒以吾两人耳，愿与汉王挑战，决雌雄，毋徒苦天下之民父子为也。”刘邦虽在气概上虽已略输一筹，但他不以为意，大笑着说：“吾宁斗智，不能斗力。”最后的胜利总是属于那些更有政治智慧和权谋手段的人。

　　公元前202前，楚汉相争接近尾声，双方会战于垓下（今安徽灵壁南），三十万汉军围住了十万楚军。汉方为瓦解对方军心，就叫兵士们唱起了楚歌，楚兵大多离家已久，早已厌倦了连年征战。楚军中有人开始唱和，军心彻底动摇。一看大势已去，项羽已无计可施，对虞姬唱道“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！”虞姬则和道：“汉兵已略地，四面楚歌声，大王意气尽，贱妾何聊生。”唱完便拔剑自刎而死。项羽后来逃到乌江边，面对滔滔的江水，仰天长叹道：“此天亡我，非战之罪也。”于是拔剑自杀。

　　后人根据这一段垓下之战作了两个有名的琵琶大套武曲《十面埋伏》和《霸王卸甲》。《十面埋伏》和《霸王卸甲》的前身是明代的琵琶曲《楚汉》。明朝王猷定为明代琵琶演奏家汤应曾写的《汤琵琶传》中生动的描述了这支曲子。此曲一开始便是两军决战垓下，一时“声动天地、瓦屋若飞坠”。“金声、鼓声、剑努声、人马辟易声”此起彼伏，然后一阵沉寂。胜负已见分晓，一片哀怨的“楚歌声”响起，英雄末路的项羽发出“悲歌慷慨之声”、“别姬声”，后有“陷大泽有追骑声”，“至乌江有项王自刎声”,“余骑蹂践争项王声”等等。