汉军会合各路援军共三十万，和项羽决战垓下。夜里，围困项羽的汉军唱起了楚国苍凉的歌，使项羽以为汉军已占有全部楚地。走投无路的项羽在大帐中和心爱的虞姬饮酒，乘着酒力慷慨而歌：“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!” 虞姬当着项羽的面含泪自刎，项羽擦去眼泪，跃马率领八百骑兵趁夜突围，在渡过淮河后，身边只剩下了一百人，向东撤退，在东城(现在安徽定远东南)被灌婴的骑兵追上，项羽随从只有二十八人了，和汉军激战三次，杀伤几百汉军后，项羽最后横剑自刎。
称帝建汉
公元前202年二月初三，刘邦在山东定陶汜水之阳举行登极大典，定国号为汉。