沒辦法，現在輪到項羽主動求和了。他約劉邦到陣前見麵。於是有了著名的廣武會麵。漢軍在滎陽東部的廣武山上建有軍營，與東邊項羽的軍營對峙。劉邦來到軍前，看到對麵的楚軍搭建了一個高台，台上豎著一塊案板，板上綁著一個赤裸裸的老頭。劉邦定睛一看，那不是自己的老父親劉太公嗎？再一看，台上還跪著自己的母親、妻子呂氏和庶長子劉肥（日後的齊悼惠王）。當年劉邦從彭城大敗而逃的時候，父母妻子都丟下不管，這些人都做了項羽的俘虜，如今被項羽拿出來要挾劉邦。
項羽在案板旁架起一個大鼎，燃燒起熊熊火焰。案板上的劉太公早已麵無人色；老母親見狀昏死過去，不省人事。呂氏和劉肥則嚇得沒有了絲毫血色。項羽衝著劉邦喊：“劉邦趕緊投降，不然我把你父親煮了！”劉邦答道：“我和項羽當年都受命於楚懷王，約為兄弟。我父親就是你父親。如果你一定要烹了你父親，就請分我一杯羹吧。”
項羽大怒，真的就要殺死劉太公。早在多年前的鴻門宴就被劉邦反正、做了漢軍臥底的項伯趕緊拉住項羽，說：“天下事未可知，且為天下者不顧家。現在殺劉老頭於事無補，恐怕隻會增加禍害。”項羽隻好作罷。
清代洪亮吉評述這段著名史實說：“烹則烹矣，必高其俎而置之，無非欲愚弄漢王，冀得講解耳。漢王深悉其計，矯情漫語，分羹一言，雖因料敵太清，然逞才太過，未免貽口實於來世。”可見項羽處於窘境，黔驢技窮，除了用老人家要挾對手外想不出其他更好的辦法了。可劉邦見過的場麵多了，這樣的小問題是難不倒他的。
項羽又衝著劉邦喊：“天下混亂多年，都是我們兩個人造成的。我願與漢王決鬥，一決雌雄，不再勞苦天下百姓了。”劉邦心中譏笑項羽頭腦簡單，回了句：“吾寧鬥智，不能鬥力。”的確，政治場上隻有匹夫才赤膊上陣呢。接著，劉邦當眾列絕了項羽的十條大罪：違背當年楚懷王先入關中者為王的誓約，把先入關的劉邦封到漢中；濫殺大將宋義，非法奪取兵權；在關中燒宮室掘皇陵，劫掠財寶；殺戮已經投降的秦王子嬰；活埋了秦兵20萬；殺戮楚懷王，等等。最後，劉邦義正詞嚴地說：“現在，我和諸侯們率仁義之師討伐你這個殘暴歹徒，你有什麼資格向我挑戰？”劉邦所列舉的這些，都是項羽實打實的罪狀，沒有虛構誇張，項羽啞口無言。由此可見項羽政策失誤之多、頭腦之簡單。
劉邦正罵得痛快淋漓，冷不防楚軍中的弓弩手發來一支暗箭，正射劉邦的胸膛。劉邦踉蹌退後，忍住疼痛，又猛地回到陣前，假裝彎腰撫摸腳說：“被暗箭射中了腳，還真疼啊！”
項羽倡議的陣前會麵，就此不歡而散。
劉邦回營後，躺在床上養傷。張良勸劉邦出去勞軍，證明自己無事，安定軍心，同時也做給楚軍看。劉邦強咬牙，在漢軍營帳中巡視了一趟。對麵的項羽忍受不了了。楚漢兩軍長期對峙，劉邦沒有後顧之憂，項羽卻腹背受敵，加上楚國軍糧將盡，難以支撐戰爭。一年前是劉邦主動求和，項羽斷然拒絕；現在是項羽主動向劉邦求和了。
公元前203年八月，項羽和劉邦訂立和約，平分天下：以滎陽東的鴻溝為界，東歸楚，西屬漢。史稱“鴻溝之盟”。
背盟者的勝利
鴻溝原名廣武澗，是戰國時期魏國開鑿的水利工程，在河南中部溝通了黃河水係和淮河水係。鼎盛時期，鴻溝寬、深各達百米，溝內水流迅猛，很適合作為兩軍、兩國的分界線。
鴻溝之盟定約後，項羽很快按約引軍東歸。他頭腦簡單的弱點再一次暴露了出來。一個盟約能否得到遵守，隻有定約方自己心中明白。對於劉邦這樣的對手，項羽理應多加防備。可他卻放心地釋放了劉邦的父母、妻子和兒子，在劉邦大軍沒有撤退的情況下主動率軍撤出了陣地，踏上了回家之路。撤退路上，數十萬的楚軍連相互掩護都沒有。
項羽為什麼就這麼相信劉邦呢？
定約的第二天，劉邦就采納張良、陳平的建議，調集兵馬準備追擊項羽了。他太了解項羽簡單的思維了，也深知一旦項羽整頓好內部，那就是放虎歸山後患無窮了。所以，劉邦安排韓信、彭越的部隊從北邊，叛楚附漢的九江王英布的部隊從南邊，配合劉邦本部兵馬從西邊，三麵合圍項羽。