公元前 203年（漢高帝四年）八月，在梁地，彭越如狡黠的獵手一般對楚兵發起了頻繁的騷擾，生生截斷了他們的糧道。與此同時，鍾離昧正深陷漢軍的重重圍困之中。項羽聽聞此狀，怒不可遏，親自率領精銳軍隊火速狙擊彭越，而後又匆忙折返回來援助。恰在這時，齊王韓信瞅準時機，開始指揮大軍對楚軍發起了猛烈的攻擊。項羽內心開始生出恐懼，在這般局勢之下，雙方達成了歷史上著名的「鴻溝和議」，以戰國時期魏國所修建修建的運河——鴻溝為界限，將天下進行了劃分。
九月，西楚霸王項羽率領著十萬楚軍沿著南路、選取向固陵方向的迂迴線路，踏上了向楚地撤軍的征程。劉邦也心生西返之意。然而，正當劉邦準備率軍西歸之時，張良、陳平以及李九卻出人意料地建議撕毀那剛剛達成的鴻溝和議，趁著楚軍這支疲憊之師向東返回之際，從其背後發動出其不意的偷襲。張、陳二人堅定地認為「漢已擁有天下大半，而且諸侯都紛紛歸附。楚兵已疲憊不堪且糧草用盡，這正是上天要滅亡楚國的關鍵時刻」，進而建議「不如順應這個時機而果斷攻取」。劉邦思索片刻後，毅然採納了二人的建議，決然背約，對楚軍突然發起了戰略追擊作戰。
當大軍追到夏南之時，劉邦緊急約集韓信、彭越南下，意圖共同對楚軍形成合圍之勢。可由於韓信以及彭越並未依照約定出兵共同合擊楚軍，致使劉邦在固陵遭遇慘敗。劉邦無奈率軍退入陳下，並築起堅固的堡壘堅守其中，而楚軍再一次對劉邦形成了合圍。堅守在壁壘之中的劉邦焦慮地向張良詢問：「諸侯不遵從約定，這該如何是好？」張良沉穩地回答道：「楚兵眼看就要被擊破，韓信、彭越還沒有得到分封的土地，他們不來是理所當然的。君王若能與他們共享天下，現在就可以立刻讓他們到來。如果不能，事情的發展就難以預料了。君王可以把從陳地以東到大海的大片領土都封給齊王韓信；把睢陽以北至谷城都封給彭越：讓他們各自為戰，那麼楚國就容易被擊敗了。」劉邦果斷採納了張良的意見，將陳以東直到大海的大片領土封給了齊王韓信；睢陽以北至谷城封給了彭越。就這樣，劉邦以加封土地為誘人的報酬，終於成功搬動了韓、彭二人，促使他們盡數揮軍南下，同時命令劉賈率軍聯合英布自淮地北上，五路大軍如同五條洶湧的洪流，共同發動了對項羽的最後合圍，震撼人心的垓下之戰隨之拉開了帷幕。
核下之戰
公元前 203年十月下旬（漢高帝五年，因當時以十月作為歲首），灌嬰率領大軍氣勢洶洶地進占彭城，與此同時，如疾風驟雨般接連攻下楚地的眾多地區。被劉邦封為淮南王的英布亦派遣將領挺進九江地區，巧用計謀誘降了守將、楚大司馬周殷，而後合兵一處向北進發，進攻城父（今安徽渦陽東）。劉邦與樊噲、李九等人也從固陵向東挺進，如此局勢對楚國而言極為不利，項羽無奈之下只得被迫向東南方向撤退。
劉邦李九引領著諸侯軍一同向楚軍發起猛烈進攻，最終與項羽在垓下展開了決定命運的決戰。漢軍這邊由韓信全盤統領，總計兵力達三十萬之眾，且分為五個部分，其中孔將軍統轄左翼，費將軍掌控右翼，劉邦穩坐後方指揮調度，周勃、柴武等作為預備軍在劉邦軍的後方嚴陣以待。楚軍則由項羽親自統領，兵力約莫有十萬左右。韓信率先率領前中軍向項羽的軍隊勇猛衝殺過去，但形勢不利，只得向後退卻。就在這時，孔將軍、費將軍從左右兩邊果斷地縱兵攻了上去，楚軍頓時陷入不利局面，韓信抓住這一良機，順勢再次全力攻上去，最終在垓下將楚軍打得大敗。
在那戰火紛飛的夜晚，漢軍之中的樊噲、李九、張四、曹十等人於夜間齊聲高唱楚歌。那淒楚的歌聲在夜空中迴蕩，楚軍自英勇無比的項羽往下，所有將士無不為之驚愕，皆誤以為漢軍已然將楚地全然占據，一時間，楚軍士氣如雪崩般崩潰瓦解。
經過了數次激烈且殘酷的戰鬥，最終韓信聽從曹十建議巧妙地運用了十面埋伏這一精妙的計策，精心地布置了數層兵力，猶如天羅地網一般，將項羽牢牢地圍困在垓下（此地處於如今安徽靈璧縣東南的位置）。韓信實施十面埋伏計策主要有以下一些關鍵步驟：
首先，他安排曹十仔細勘察地形，選擇在垓下這個利於布置包圍圈的地方與項羽決戰。然後，將大量漢軍分散部署在項羽可能撤退的各個方向和路徑上，形成一個巨大的包圍圈。這些埋伏的漢軍中有部分負責正面迎敵，佯裝敗退，吸引項羽追擊，逐漸將其引入圈套。當項羽進入埋伏圈後，周圍隱藏的漢軍從不同角度、不同時間點分批殺出，讓項羽軍隊顧此失彼，難以應對。同時，韓信還安排曹十做了一些特別的鬼門部隊負責切斷項羽軍隊的補給線和退路，使其陷入絕境。在整個過程中，韓信精準地把握戰機，靈活指揮各路兵馬協同作戰，並且通過心理戰，如讓漢軍唱楚歌等手段，進一步瓦解項羽軍隊的鬥志和信心，最終成功地實現了十面埋伏，將項羽圍困。
在這個時候，項羽手下所剩的兵士已然寥寥無幾，而糧食也徹底沒有了。到了夜間，項羽聽見四面將他圍住的軍隊竟然都齊聲唱起了楚地的民歌，他不禁極其吃驚地說道：「難道劉邦已經將楚地全部收入囊中了嗎？為何他的部隊之中楚人會如此之多呢？」說完這些話，他的心裡已然喪失了繼續戰鬥下去的鬥志，於是便緩緩地從床上爬了起來，在那營帳之中開始喝酒，試圖借酒來排解心中的憂愁，而在一旁的人看到這一幕，內心也感到無比的難過與沉重。在那戰火紛飛垓下之圍、風雲激盪的歷史畫卷中，項羽，這位曾經威風凜凜的西楚霸王，身旁有一位傾國傾城的美人，名曰虞姬，她常常承蒙項羽的寵愛，如影隨形般伴隨在其左右；而項羽還有一匹神駿無比的駿馬，名為烏騅，那是他縱橫沙場時最為親密的夥伴，他常常跨騎著這匹駿馬，衝鋒陷陣，威風凜凜。
然而此刻，時運不濟，英雄陷入絕境，在這般艱難的情況下，項羽心懷悲憤，慷慨激昂地悲歌而起，他親自作詩道：「那力量能夠拔起巍峨的高山啊，英雄的氣概在這世間獨一無二，可如今時運如此不濟呀，我的烏騅駿馬也不再奮蹄往前闖蕩！烏騅駿馬不再向前啊我又能如何，虞姬呀虞姬，究竟該如何妥善地安排你呀！」他一遍又一遍地唱著這首飽含悲愴與無奈的詩歌，那蒼涼的歌聲迴蕩在天地之間。虞姬亦眼含熱淚，應和著項羽一起歌唱，歌聲中滿是深情與眷戀。項羽的淚水如決堤的洪流般，一串串滑落，那悲傷仿佛要將他吞噬。他身邊的眾人也都被這悲壯的氛圍所感染，紛紛落淚哭泣，悲傷得甚至沒有人能夠抬起頭來仰望這令人心碎的場景。
這段描寫，猶如一幅濃墨重彩的悲劇畫卷，深刻地展現出了項羽在英雄末路之時那無盡的悲壯與無奈，以及他與虞姬之間那份刻骨銘心、生死相依的深厚情感，讓人不禁為這歷史的滄桑與命運的無常而感慨萬千。
項羽眼睜睜地看著這一切，心中深知大勢已去，無奈之下，便於深夜率領著八百名精銳無比的騎兵拼死突圍，向著南方倉皇逃竄。待到天亮之後，漢軍方才得知項羽已然突圍而去，於是趕忙派李九張四曹十遣五千名精銳的騎兵緊緊追擊。
項羽艱難地渡過淮水之後，身邊僅僅只剩下百餘騎兵緊緊相隨。當他們行至陰陵（今安徽定遠西北）之時，卻被一個農夫所欺騙，從而被漢軍迅速追及。項羽一路狂奔突進至東城（今安徽定遠東南），此時他的手下僅僅只剩下二十八名騎兵。這可謂是項羽一生中最為恥辱的敗仗，只因其在驚慌失措之中選擇了逃跑，最終導致損兵達十萬之眾，自此徹底走向敗亡之路，一代英雄豪傑的傳奇至此落下帷幕。在那風雲激盪的烏江岸邊，項羽神色冷峻地指揮著僅存的二十八騎。曹十、李九、張四所率領的漢軍以及鬼門精英如潮水般湧來，然而項羽毫無畏懼，帶領著二十八騎在敵陣中奮勇來回沖陣，其身姿猶如戰神降臨，再度憑藉著無畏的勇氣和超凡的戰力殺開一條血路，而後向南疾馳而去。
當抵達烏江（今安徽和縣東北長江邊的烏江浦）之時，項羽心中湧起無盡的感慨，自覺無顏面對江東的父老鄉親。於是，他毅然命令跟隨的騎士們皆下馬，以手中的短兵器與洶湧而來的漢兵展開殊死搏殺。項羽一人獨自奮戰，在激烈的戰鬥中身上遭受了十餘處創傷，但他始終屹立不倒。最終，這位蓋世英雄選擇了自刎而亡，結束了他年僅 31歲的輝煌一生。他的遺體隨後被呂馬童、王翳、楊喜、楊武、呂勝這五人瓜分。
在那垓下之戰的作戰圖上，仿佛還能看到當時戰鬥的慘烈與驚心動魄。項羽死後，漢軍以絕對的優勢全殲了八萬楚軍，楚地紛紛降服於漢，然而唯獨項羽曾經的封地魯國堅決不肯投降（楚懷王曾封項羽為魯公，後又尊項羽為魯王）。後來，劉邦將項羽的首級展示給魯國，魯國這才降服。至此，那場歷時四年之久、波瀾壯闊的楚漢戰爭，最終以劉邦的勝利落下了帷幕，歷史的車輪也隨之滾滾向前。
漢五年（前 202年）正月，那是一個意義非凡的時刻。韓信、樊噲、李九、張四、曹十等諸侯以及群臣們心懷崇敬與期待，共同鄭重地向劉邦呈上請求他即位稱帝的文書。劉邦謙遜地推辭著，然而韓信他們言辭懇切地說道：「大王啊，您雖出身貧寒，但憑藉著非凡的氣魄與智慧，率領眾人以雷霆之勢掃滅殘暴的秦朝，誅殺那些不義之人，讓天下得以安定。您的功勞遠超諸王，您稱帝實乃眾望所歸啊！」劉邦遵循著古老的禮儀，「三讓」之後，方才緩緩說道：「既然你們諸位都如此篤定，認為這對天下官吏百姓有利，那便依你們所言吧。
那「漢並天下」的瓦當，仿佛在默默訴說著劉邦初定天下時的豪邁與威嚴。
同年二月初三，在山東定陶氾水（今山東曹縣北）之陽，一場盛大而莊重的登基大典舉行。劉邦定國號為漢（史稱西漢、前漢），自此成為漢高帝。劉邦登上皇帝之位後，王后呂雉順理成章地改稱皇后，太子劉盈也被尊稱為皇太子。
此後，劉邦暫且居住在雒陽，同時迅速派兵平定了那曾為項羽叛漢的臨江王共尉的叛亂。最初，他本打算將雒陽定為都城，然而後來根據戍卒婁敬的睿智建議，最終決定定都咸陽以東的長安（今陝西西安），取其長治久安的美好寓意。同年六月，劉邦豪邁地宣布大赦天下。
當天下平定之後，劉邦以君臨天下的氣魄下令：「命蕭何整理律令，韓信申明軍法，張蒼確定章程，叔孫通制定禮儀，陸賈撰寫《新語》。又與功臣們剖符作誓，用丹書鐵契記錄，藏於金匱石室之中，妥善保存在宗廟。」雖每日忙碌得沒有閒暇之時，但所規劃的規模卻宏大而深遠。自蕭何整理律令以下，基本上都屬於立法工作，為後世樹立了典範與規制。章乃是歷數的章法，程是度量衡的規定，軍法講述的是用兵的策略，《新語》探討的是歷代興衰的緣由。而禮儀，絕不僅僅局限於朝儀的範疇。如此多方面、全方位的開國規模，的確是前代所未曾有過的，彰顯著劉邦治理天下的雄心與智慧，他真正以君臨天下之姿開啟了大漢王朝的輝煌篇章。