汉军用十面埋伏的阵法击败楚军,项羽自刎于乌江,刘邦取得胜利。刘邦任命韩信为联军统帅,指挥大军作战。韩信命刘贾、英布军自南将楚军外围出路全部封闭,命彭越军自北封闭通路,韩信亲率自军主力30万于刘邦本部军20万合成一股,向困守垓下的10万楚军发起进攻,展开决战。当时的情况是,楚军处于绝对劣势,西楚国位于长江以北的全部土地均已失陷,10万楚军成为绝对的孤军。楚军缺粮已经几个月,士兵饥饿,军队根本没有半点补给。而且,项羽孤军10万,连续久战疲惫,决战之时已是农历十二月的大冬天,楚军刚从广武前线上撤下来,未经补给,多着夏秋装,寒冷饥饿,士气溃散。并且汉军分五路有秩序推进,先占楚地,再行合围,步步为营,包围圈完善,楚军难以发动突然性的反攻。就算突围出去,楚军离江东家乡距离遥远,很难在汉军的追击下及时回到己方领土。就是在这种情况之下,韩信30万主力于刘邦本部军合兵一股,向盘踞于垓下困守的10万楚军发起了最后的进攻。
经过半日厮杀,项羽没能突破汉军阵线,韩信始终不断地向后退却,始终没有出现在项羽面前。而项羽过于猛烈的冲锋,却明显拉开了军队前后的距离。楚军队形越来越散,越拉越长,已经渐渐失去了紧密的队形和互相之间的配合。战至下午,汉军中军一退再退,左右两军迂回急进,终于完成了前后夹击之势。汉军左右军随之投入了对楚军后方侧翼的进攻,以紧密的阵形两面压来,迅速合围了落在后面的楚军步兵。楚军将士殊死抵抗,两军官兵绞斗在一起,立刻陷入交战状态,楚军步兵、骑兵被一分两半,攻势随之被牵制。项羽不得已,只好率残存骑兵回师救援步兵。当得知左右军完成迂回并发动了对楚军后方步兵的进攻之时,韩信随即组织反击,并将刘邦主力以及所剩的全部中军投入反冲击。