公元前205年冬，项羽在城阳大败田荣，田荣逃跑被杀。项羽兵至齐地后，毁城放火，掳掠妇女，坑田荣降卒。田荣弟田横，收集散兵，将数万人，与项羽争战，双方相持不下。刘邦乘齐、楚相争之际东进，降西魏王豹，掳殷王印，为义帝发丧，公开宣布同项羽决战。公兀前205年夏，刘邦率军攻入项羽都城——彭城。正在齐地作战的项羽得此消息，立即率精兵3万回击。刘邦溃败，退出彭城，率数十骑逃到荥阳、成皋(河南巩义市上街)一带。

公元前204年，项羽又进击刘邦，占领荥阳、成皋，刘邦节节败退。这时，刘邦虽然正面作战失利，但其部将韩信在北方抄项羽后路，连续获得胜利，占领了赵地。刘邦派人劝说九江王英布降汉，共击项羽。萧何又从关中征发兵丁补充军队，使汉军重整旗鼓，继续战斗。

公元前203年，楚汉两军在成皋一带，互有胜负，战争进入相持阶段。韩信南下攻占齐地，彭越又为汉守魏地，时出游兵断楚粮道。项羽腹背受敌，形，势对他极为不利。在长期相持之后，项羽退兵广武(河南荥阳北)，想与刘邦决一死战，而刘邦则按兵不动。项羽因后援不继，不敢与刘邦作持久战，只得与汉讲和，约定中分天下，划鸿沟为界，其东属楚，其西属汉；楚放回前所俘刘邦之父及妻吕雉。约定之后，项羽罢兵东归。

项羽撤兵，刘邦也欲引兵而西，张良、陈平力劝刘邦乘势灭楚，他们认为不趁此时灭楚，则“养虎自遗患”。于是刘邦决定乘势进击，使项羽无喘息之机。公元前202年，刘邦会同诸军，约40万兵力，全力进击，将项羽紧紧包围。项羽连战失利，在力量悬殊的情况下，力战不敌，退至垓下(安徽固镇界)。项羽在四面楚歌声中溃散而逃，最后在乌江(安徽和县东北)自刎。

这就是，刘邦起自泗水亭，芒砀山上斩白蛇，三尺赤霄纵四海。三载亡秦，五年灭楚，天下定，汉业立。