韩信当仁不让，发出号令。通过对项羽的研究，韩信发现，项羽最善于打奇袭战、硬仗，不善于打阵地战、持久战。项羽其人，在战斗中的韬略相当匮乏，全凭气势。针对项羽的特点，韩信命令英布、刘贾、周殷军从南面将楚军出路全部封闭；命令彭越军从北封闭项羽可能逃脱的出路；韩信自己亲率三十万齐军，会同二十万汉军，进攻困守垓下的十万楚军，展开决战！
这时，项羽已经处于绝对劣势：西楚位于长江以北的全部土地已全部失陷，十万楚军成为绝对的孤军；楚军已经几个月粮草不足，士兵吃不饱饭，战马喂不饱草料，没有半点补给；相对于疲惫的楚军，诸侯联兵近七十万，士气高昂、体力充沛、粮草充足；决战之时已是数九隆冬，楚军刚从广武撤下来，大多穿着秋季的装备，不能抵抗寒冷；联军分五路有序推进，步步为营，没有留给楚军任何逃脱的可能；楚军此时离江东五郡路途遥远，即使冲破包围圈，也很难在汉军的追击下及时回到故土。
一切准备就绪，韩信率先向项羽发起攻击。项羽泰然不惧，率领楚军倾巢出动，直奔韩信中军杀来。在这种绝境中，与士兵拼杀，只能增加己方的消耗。项羽耗不起。他要用猛烈的进攻拔掉联军的指挥部，为逃脱制造机会。
面对楚军疯狂的进攻，韩信麾下的齐军根本抵挡不住。韩信立即命令主力后撤。韩信退得果断，项羽追得决绝。而在这紧要关头，刘邦麾下的汉军又从左右两翼杀了过来，援救韩信，迅速将冲在前面的楚军骑兵和落在后面的楚军步兵的联系切断，并对楚军步兵展开屠戮。
项羽见击杀韩信已不可能，急忙转身往回杀，试图援救步兵。就在这时，韩信立即命令大军停止撤退，转而追击项羽。面临前后夹击的项羽只好拼命杀回垓下。
在这场被称为“东方滑铁卢”的垓下之战中，楚军死亡四万，被俘两万，只剩四万随项羽退回大营。汉军伤亡更加惨重，死亡十几万，但是终归汉军威势大，仗着人多，欺负人少。事实就是如此残酷。
项羽退回垓下后，重新陷入了诸侯的重重包围中。
夜，深了。在清冷的夜色中，两军营内的篝火与天上的繁星呼应，点点闪耀。此刻饥饿的楚军将士围在篝火前，相拥取暖。
然而，前心是暖的，后背是冷的；脸是热的，心是凉的。很多人都在想：江东，我的家乡，我还能否活着回去见我的爹娘？
没有人说话，没有人走动，整个楚军大营除了偶尔走过巡逻的小队，就如同死一般的寂静。正在这时，汉军营里传来了楚歌声。
大家都知道，刘邦发迹于楚地，又占据了楚地，他的麾下有颇多楚人。当他们看见昔日的同乡被重重围困，又想起几年来倒在沙场上的同袍，也可能是有人授意，他们哼起了楚国的歌谣。
那幽咽的楚歌声，像利箭，像铜钩，射入楚军的胸膛，钩住了楚军的心房。悲怆的歌声里，楚军将士泪都流满面，遥望南方。那里有残破的茅草屋，那里有倚门而立的白发苍苍，那里有月光下缝补衣裳的娇柔，那里有衔着指头的稚嫩。
为了谁的霸业，为了谁的江山，为了谁的欲望，为了谁的梦想，他们就要客死他乡吗？
楚军军心乱了。那一个个流着泪水的身影，留恋地看了看他们的王的营帐，消失在苍茫的夜色中。
项羽也被楚歌声惊醒了。他驻床而听，心情惆怅，叹道：“难道刘邦已经把楚国全部都攻陷了，怎么这么多人在唱楚歌？”