漢五年（西元前二○二年）冬十月，劉邦率軍追擊項羽，一路殺陽夏（今河南太康）。劉邦立即約韓信、彭越參戰，共同殲滅楚軍。當劉邦達固陵（今河南淮陽縣西北）後卻發現，答應合圍項羽的韓信、彭越兩兵團連半個人影沒有。項羽乘機在固陵殺了一個回馬槍，十萬楚軍打二十萬漢軍敗歸。劉邦死守固陵，不再戰。
劉邦被人莫名其妙放了鴿子，有點不知所措，他問張良，韓信、彭越不按約定參戰怎麼辦？張良當清楚韓信、彭越為什麼爽約，他對劉邦說，楚軍眼著就被滅了，韓信、彭越兩卻連一塊沒分，他們當不會來參戰啦。再說，當初您封韓信為齊王，實屬迫於無奈，韓信裡不踏實。彭越平定了梁，當初因為魏豹是魏王，封彭越任相國，現在魏豹死了，他盼著封個魏王。果王他們「共分」，歹分一塊給他們，他們立刻就來參戰，不，這就不說了（未知）。王不陳郡直至海邊的全給韓信，睢陽北至谷城（今山東平陰西南）的全給彭越，再邀他們參戰，楚軍很容易就被打敗。
就這麼辦！劉邦立即派人將封的情告韓信、彭越，並相約全力破楚。劉邦的使者宣布了封令，韓信、彭越果馬表態：立即兵！終於，韓信從齊兵，彭越從魏兵，合圍楚軍。
十一月，劉邦此前派彭城南部的將軍劉賈攻占了壽春（今安徽壽縣），項羽的司馬周殷被勸降，協助劉賈控制了九江郡，後西迎准南王黥布，順勢收了城父縣（今安徽亳縣東南）。
十二月，周殷、黥布隨劉賈一同北，齊聚垓（今安徽固鎮縣城東五十、靈璧縣東南沱河北岸），項羽被徹底圍困。
劉邦與項羽的世紀決戰即將在垓開打。按照《史記．高祖本紀》裡的說法，其實這一歷史戰役的主任務是韓信完的。當時的戰陣，韓信居中，其手兩名將軍分居左右兩側，劉邦在韓信後，並未真正參戰。韓信與項羽先手了一場，未占風，左右兩名將軍包抄，韓信再殺將回來，敗項羽。
項羽夜聞「四面楚歌」，為漢軍已經完全占領了楚，連夜率兵逃亡。劉邦派騎將灌嬰率兵追殺至東城，楚軍八萬人馬潰敗，項羽無力回，拔劍刎。
至此，歷時四年的楚漢戰爭劉邦的完勝畫了句號。我們暫不論楚漢戰爭的勝敗原因，單就垓戰言，韓信投入了三十萬兵力，劉邦擁有二十萬人馬，彭越、劉賈、黥布、周殷等人投入的兵力至少有十萬眾，項羽總共有十萬人。劉邦的兵力占了絕對優勢，項羽的失敗固在情理中。