劉邦一見韓信率領齊地大軍來到，頓時高興不已，親自出迎，拉住韓信的手噓寒問暖，親切無比，迎入大帳，感慨道：“寡人旦夕盼望著你早日過來主持戰局，如今，總算把你盼來了。”
韓信遜謝道：“韓信率齊地漢軍前來聽候大王的調遣。”
劉邦感歎道：“楚軍悍勇，勢不可當。寡人與項羽大戰五年了，身經數十戰，怎奈未嚐一勝，如今固陵一戰，再折鋒銳，不堪回首啊！”頓了一頓，又再感慨道：“你是寡人的戰神，足破項羽！敢望齊王奮勇向前，一戰破楚，成就霸業，寡人願與你共享天下。”
韓信道：“大王勿慮，我已設定了一個十麵埋伏之計，不日必滅項羽。”
劉邦大喜，笑道：“如此，寡人無憂矣！”隨即，把漢軍的兵符令旗盡數交與韓信，發布命令，委任齊王韓信全權統率三十萬漢軍。
韓信受命再拜，隨即起身調度各路兵馬，部署戰事：第一道將令，命轉戰壽春的劉賈所部兵臨淮南，囑咐他道：“如今項羽已是強弩之末，勢力凋零，目前向東退卻；你立即率領所部兼程南下，進占淮南。楚大司馬周殷首鼠兩端，心懷二心已久，可以使人勸降，而後讓他率九江之兵迎還淮南王英布，你與英布、周殷迅速揮師北上，合圍垓下，共滅項羽。”劉賈領命去了。
第二道將令，命彭越率部迅速迂回東進，阻擊項羽楚軍東歸，將項羽遲滯在垓下一帶，等待大軍合圍聚殲楚軍。
不數日，劉賈果然策反了楚大司馬周殷，屠殺了六地的軍民，舉九江之兵與淮南王英布會合，擊破城父，大肆屠戮，而後隨劉賈所部漢軍合兵一處，集結了共約十萬之眾，迅速北上，在陰陵一帶與彭越所部會師，並力向北攻擊楚軍。
韓信得到信息，當即命自己帳下大將孔熙為左翼，陳賀為右翼，自己統領大軍居中，劉邦所部在後跟進，周勃、柴武將軍率部殿後，盡起三十萬大軍對項羽所部的十餘萬楚軍發動了攻擊。
韓信率部猛進，在垓下之東逼近楚軍，灌嬰道：“如今我軍勢大，何不就勢殺將過去，一戰擊破楚軍，誅滅項羽！”
韓信笑道：“項羽一生極善用兵，所向無敵！麾下都是精兵鐵騎，攻殺淩厲，無堅不摧，往往以少勝多，屢克強敵；你如率部強攻，正中項羽之計，他陷身絕地，勢必死戰，那時我軍非但難求必勝，而且勝負難料了。當年巨鹿一戰，項羽破釜沉舟，一戰擊破秦軍三十萬主力，威震天下；彭城一戰，以三萬鐵騎覆滅我家大王五路諸侯聯軍五十六萬之眾，前車之鑒，焉能輕敵？”
灌嬰聽了，爽然若失，回想往事，頓時心驚，不禁讚歎道：“大王謀略高深，心思縝密，我等不及遠甚！”
韓信道：“我已命彭越相國阻敵東歸，但他兵力不強，一定難以力抗，隻能遲滯一下而已；我與諸位將軍並力向前，攻擊楚軍，必須力戰，方能吸引項羽主力前來決戰；而後，眾將看我號令詐敗，向後退卻，引領楚軍進入包圍，再由孔熙、陳賀自左右翼合圍，項羽必破。”隨即將彭越、英布、韓王信、劉賈、酈商、盧綰、樊噲、王陵、周勃、傅寬所部兵馬分為十隊，序次埋伏，十麵合圍垓下，稱之為“十麵埋伏”之計。
部署停當，彭越、英布、韓王信、劉賈、灌嬰、傅寬、王陵等諸將一齊凜遵，分頭出擊。
於是，韓信引領大軍居中，向東猛攻楚軍。
項羽自韓信濰水之戰破滅龍且二十萬楚軍之後，元氣大傷，因此，對韓信頗為敬畏，此刻得知韓信親率大軍來戰，不敢怠慢，當即披掛上馬，提了長矛，引軍來敵韓信。
兩軍對陣，項羽拱手施禮道：“齊王大名響徹四海，天下皆知！但足下投身漢王，實在是誤入歧途，可惜了！劉邦匹夫，背信棄義，言而無信，狡詐無賴，實難共事！若足下肯與寡人攜手，取天下易如反掌，我兩家共享天下，何如？”
韓信淡然一笑，朗聲說道：“韓信起自卑微，落魄多年，得蒙漢王厚愛，勢當效死；你殘暴不仁，多行不義，血債累累，難逃天譴！今日戰場相逢，項王不必多言。”隨即，命灌嬰所部為前鋒，引所部騎兵風馳電掣，衝突而前，猛攻項羽。
項羽命鍾離昧率領一支騎兵來迎，截住灌嬰所部展開了廝殺。
兩軍激鬥了一會兒，鍾離昧驍勇異常，手中鐵戟，揮舞如風，連斬漢軍兩名都尉，當者披靡，灌嬰所部諸將紛紛閃避，陣勢鬆動，漸露敗相，稍稍向後退卻，但仍竭力抵擋，死戰不退。
項羽望見，大吼一聲，一馬當先，親自引領大軍發動了衝擊，灌嬰所部將士抵擋不住，向後退卻；韓信隨即引領大軍向前，迎住項羽展開激戰。
兩軍約鬥了少半個時辰，項羽威猛，勢同獅虎，勇不可當，漢軍諸將無人敢攖其鋒，往來衝突，如入無人之境；鍾離昧等楚將揮軍乘勢猛攻，漢軍難以抵擋，紛紛退卻。
韓信望見前軍不敵項羽，陣腳鬆動，當即就勢引領大軍向西退卻；項羽一見韓信退卻，當即揮軍掩殺，向前追擊了下去。
鍾離昧諫道：“韓信用兵詭詐，貿然追擊，恐有埋伏！”
項羽大笑道：“寡人有十萬之眾，誓死一戰，縱有埋伏，能奈我何？就此趁勢猛擊，漢軍必破。”
鍾離昧猶豫道：“韓信絕非等閑之輩，比之劉邦，實有天壤之別；此人自領兵已來，機變百出，百戰百勝，無一敗績，願大王慎思。”
項羽聽了，驀地一驚，道：“我也深知此人的厲害，但目前我軍糧食已盡，軍心動搖，若然後退，漢軍追擊，必然一敗塗地；不如奮力攻擊，誓死一戰，絕地求生！”
鍾離昧黯然道：“然則追擊韓信太過冒險了！”
項羽道：“當斷不斷，反受其亂！如今已顧不得許多了，將軍隨我死戰一搏，成敗在天。”遂不聽鍾離昧，揮軍向前追擊韓信。
項羽揮軍追殺，到得垓下之時，韓信部將孔熙、陳賀分從北、南兩麵殺出，攔腰猛攻楚軍。
楚軍正在追擊，突然左右兩翼受到夾擊，頓時亂了陣勢，而西麵的韓信所部漢軍又返身殺回，迅速完成了對楚軍的合圍；項羽所部的十餘萬大軍頓時陷入了韓信大軍的包圍之中。
項羽身經百戰，處變不驚，當下揮軍向東疾退；韓信命孔熙、陳賀兩部迂回截擊，項羽奮力衝突，激戰一日，折損了數萬兵馬，仍然無法突破重圍；這時，漢軍劉賈、彭越、英布、周勃等各路兵馬都已按照韓信的部署齊聚垓下，迅速合圍了項羽。在韓信的統一指揮下，彭越、英布、韓王信、劉賈、酈商、盧綰、樊噲、王陵、周勃、傅寬所部的十隊漢軍兵馬逐次對項羽的疲乏將士發起輪番攻擊；一時間，項羽所部楚軍陷入了漢軍的重重包圍，陣勢潰亂，疲於應付，根本無法阻遏韓信所部漢軍的猛烈攻勢，因此，楚軍將士傷亡慘重，敗局已定。
看看天色已晚，夜幕四合，項羽隻得收聚部隊，屯駐於垓下。
夜間，韓信命漢軍各營之中的楚地將士，都齊聚楚營四周，用楚地的聲調唱起了楚歌，借此瓦解楚軍的鬥誌。於是，楚軍大營四麵都響起了楚歌之聲。
再說項羽夜間巡視各寨，但見糧食不繼，軍心渙散，而且又陷身漢軍優勢兵力的重圍之中，士氣低落，將士疲乏，不禁傷感起來。
正在這時，突然之間，楚營四周的漢軍大寨裏傳來了楚地的歌聲，而且人數眾多，四麵八方的兵士都在齊聲而唱，隨著淒切的風聲，四麵隱約地傳來楚歌，低沉淒愴，如泣如訴：“寒月深冬兮，四野飛霜，天高水涸兮，寒雁悲愴。最苦戍邊兮，日夜彷徨，披堅執銳兮，孤立山崗。雖有田園兮，誰與之守？鄰家酒熱兮，誰與之嚐？白發倚門兮，望穿秋水，稚子憶念兮，淚斷肝腸。終生在外兮，何時反省？妻子何堪兮，獨宿空房。一旦交兵兮，蹈刃而死，骨肉為泥兮，衰草遝茫。魂魄幽幽兮，不知所往，壯士寥寥兮，付之荒唐……”項羽聽了，暗暗吃驚，驚恐萬分地喃喃自語道：“難道漢軍已經全部占領了楚地？為什麼漢營之中楚人這麼多？”
隨即，楚營將士都坐臥不寧了，大家議論紛紛：“怎麼到處都是楚人的歌聲？難道楚國已經被漢軍攻滅了？”想到了家鄉的父母妻兒生死未卜，許多楚軍將士不禁悲從中來，一個個潸然淚下，痛苦流涕，不能自抑，根本無法入睡了。
項羽自感陷身絕地，士氣難鼓，大勢已去，遂返身回去，躺在帳中，輾轉反側，無法入睡。腦海之中回響起了今日戰場之上韓信的一番話來：“你殘暴不仁，多行不義，血債累累，難逃天譴！”心中思緒翻滾，不禁頗多愧疚，暗道：“想我項羽自起兵以來，不信報應，惟以殺伐為念，殘暴不仁，兩軍相攻，殲滅敵寇倒也罷了，然則屠城無數，豈不是當真枉殺了數十萬無辜！那年巨鹿之戰後，在新安更是坑殺了已經投降的二十萬秦軍……唉，我項羽一生的的確確是血債累累啊！難道這世間冥冥之中當真是自有公道？”於是天良發現，悔恨之意漸生，懊喪不已。
項羽追悔以往的暴虐嗜殺，喃喃地道：“難道說儒弱的仁義真的就能克製暴強？一味的強權武勇竟爾得不到天下？這民心向背的力量怎地如此之大？”腦海之中不禁浮現出了一幕往事來了：那是去年九月間，項羽率軍與劉邦相持於成皋，楚軍苦於彭越攻取陳留、外黃等地，不斷地襲擊楚軍的糧道，糧餉時常不繼；於是，項羽留大司馬曹咎據守成皋，自己率部迅速擊破彭越，攻取了陳留等地，進抵外黃。項羽使人招降，外黃拒不投降，於是，項羽大怒，揮軍猛攻外黃，數日攻陷。項羽餘怒未消，命外黃男子年滿十五歲以上的都聚集到城東，想要全部坑殺。這時，外黃令舍人的兒子年僅十三歲，不在坑殺之列，但他卻凜然不懼地找到了項羽，說道：“當初彭越率領大軍強行攻打外黃，外黃無力抵擋，全城恐懼，隻好投降了彭越，那也是一時的權宜之計。外黃百姓每天都在盼望著大王你能趕來收複，可是，如今大王來了，竟然要全部坑殺外黃十五歲以上的男子，豈不是讓百姓心寒了嗎？如果大王屠殺了外黃一城百姓，那麼，從這裏往東，梁地十餘座城池都將深為恐懼，就沒有人肯歸降大王了。大王難道能殺盡天下的百姓嗎？”項羽聽了，覺得這孩子的話很有道理，就赦免了將要坑殺的外黃男子。於是，項羽揮軍向東，自外黃至睢陽十餘座城池聞風而降。項羽當時就感歎道：“想不到仁義的力量竟是如此之大！兵不血刃，十餘座城池竟是唾手而得。”這時回想了起來，更覺自己多年來的殘暴酷殺當真便是錯了！而且是血債累累，大錯特錯了。
挨到半夜，項羽倦意全無，便獨自起身，就在帳中借酒澆愁，一個人喝起了悶酒。
這時，項羽的美人虞姬也起身來到帳中，說道：“大王心緒不寧，借酒澆愁，妾願舞劍，以博大王一笑。”
項羽不答，隨手拔出長劍，擲於帳下。
虞姬拾起劍來，就在帳中翩躚起舞，以助酒興。
項羽矚目瞧著虞姬的舞姿，想到了自己英雄一世，攻無不取，戰無不勝，橫行天下，幾無抗手，視天下英雄如草芥，儼然便是戰神在世，卻怎地遇到一個韓信便大敗虧輸了呢？濰水之戰，韓信一舉殲滅了自己的主力二十萬，殺了愛將龍且；自己親自來與韓信交鋒，到頭來竟也兵敗垓下，陷身絕地，難道自己並不是真正的戰神，而真正的戰神乃是韓信？
項羽想著想著，不禁悲從中來，隨著虞姬的舞蹈，以箸擊案，作歌而和，語調悲涼地慷慨唱道：“力拔山兮氣蓋世，時不利兮騅不逝。騅不逝兮可奈何，虞兮虞兮奈若何？”唱著唱著，項羽的淚水順著臉頰潸然而落，左右侍衛也不禁掩麵哭泣起來。
虞姬聽他唱完，也作歌相和，伴著舞姿，柔聲唱道：“漢兵已略地，四方楚歌聲。大王意氣盡，賤妾何聊生？”歌聲未歇，虞姬手中所舞的長劍突然揮向了自己脖頸之中，劍光閃現之處，鮮血噴濺，虞姬已然橫劍自刎了。
項羽大驚，抬足踢翻了桌案，縱身而起，搶步上前，抱住了虞姬正在倒下來的屍身，但聽得“倉啷”一聲，長劍墜落在地。
項羽不禁放聲大哭，對著眾侍衛哽咽道：“我項羽一生戎馬，縱橫沙場，披肝瀝膽，殺人無算，隻有兩件最愛：一是美人名虞，常隨我輾轉軍旅，解憂慰藉，感情深摯；二是駿馬名騅，跨馬征伐，突陣破敵，視同手足！而今，虞姬棄我，折我手足，傷我內心，莫非天滅項羽嗎？”
雙手抱了虞姬的屍身，大步走出軍帳，但見滿天星鬥，殘月如鉤，滿目淒涼，仰望蒼穹，大聲道：“莫非天亡我項羽嗎？怎使我痛失虞姬？”
諸將士聽得項羽大叫之聲，紛紛聚攏了過來。
項羽痛失愛姬，傷心欲絕，便要拔劍自盡，諸將上前死命勸住。