公元前２０３年１２月，韩信把兵马屯在垓（ｇāｉ，今安徽灵璧东南）下，布置了十面埋伏，要把霸王引到一个适当的地方，把他围困起来。韩信故意拿话去激霸王，让他气得鼻孔喷火，头顶冒烟才好。他编了四句话，叫士兵冲着楚营叫喊：“人心都背楚，天下已属刘；韩信屯垓下，要斩霸王头!”
霸王率领十万大军一直冲到垓下，没碰着韩信，一看四面全是汉兵，楚军进入了重围。霸王带领人马只管向前冲，谁也抵挡不住。他见了韩信，更不肯放过。韩信一边作战，一边后退。霸王追赶了好几里地，杀散一批，又来了一批，杀出一层，还有一层。四面八方全是韩信“十面埋伏”的人。霸王转过身来，跑回垓下大营去了。
夜里，项羽听到周围汉营里的士兵唱的净是楚人的歌。“四面楚歌”的成语就是从这儿来的。
霸王吃惊不小，他说：“难道楚军都投降刘邦了，为什么汉营中的楚人这么多呢?”说着他就在营帐里喝起闷酒来。他留恋他宠爱的美人虞姬，她常常侍候在身边；还有那匹骑了五年的乌骓马。想到这儿，霸王再也忍不住了，他悲壮愤慨地唱起自己作的诗歌来：力拔山兮气盖世，时不利兮骓不逝。骓不逝兮可奈何，虞兮虞兮奈若何。这首歌的意思是：力气拔得起一座山，气魄压倒天下好汉，时运不利，乌骓马不肯走。马儿不跑怎么办，虞姬呀虞姬，你可怎么办。
项羽一连唱了几遍，虞姬跟着一块儿唱。他唱得流下几行眼泪，伺候他的人全都哭了，不忍心抬头看他。
霸王跨上乌骓，带着八百子弟兵，猛虎似的冲出去，突出重围，往南跑。他打算渡过淮河再往东去。霸王和八百子弟兵沿路杀散了汉兵。韩信、英布、周勃、樊哙他们分头追赶。霸王拍着乌骓，飞一样地直跑。等霸王渡过淮河，到了南岸，又跑了一程，就迷了道儿，不知道哪一条道儿可以通到彭城（今江苏徐州）。
项羽就向一个庄稼人问路。那个庄稼人不愿帮他，就说：“往左边儿走。”霸王跟一百多个子弟兵就往左跑下去，跑了一阵，连道儿也没了，前边只是一片水洼地。他们的马陷在泥泞里，连蹄子都不好拔出来。霸王这才知道受了骗，走错了道，赶紧拉转缰绳，再回到三岔路口，汉兵可已经追到了。
霸王往东南跑，到了东城（今安徽定远东南），点了点人数，一共才二十八个骑兵，追上来的人马有好几千。霸王觉得没法脱身了，就带着二十八人上了山岗，对他们说：“我从起兵到现在八年了，亲身作战七十多次，战无不胜，成了天下霸王。今天在这儿被围，这是天数，不是我不会打仗。”
他把二十八个士兵分成四队，说：“我先杀他们一个大将。你们跑下去到东山下会齐。”他大喊一声，向一个汉将直冲过去，杀了一个汉将。
霸王到了东山下，那四队二十八个子弟兵全都到了。汉兵赶来，又展开血战。霸王专挑汉兵多的地方冲杀。他左刺右劈，又杀了汉军的一个都尉和不少士兵。汉军将士不敢逼近楚兵，远远地嚷着躲着。霸王点了点自己的人数，仅仅少了两个。
霸王杀退了汉兵，带着二十六个子弟兵一直往南，跑到了乌江（今安徽和县东北），乌江亭长荡着一只小船等在那儿。他知道来的是霸王，就催他马上渡河。他说：“江东虽小，可也有一千多里土地，几十万人口，大王还可以在那边做王。这儿只有我这只船，请大王赶快渡过河去。”
霸王笑着对亭长说：“当初我跟江东子弟八千人渡过江来打天下，到今天他们全完了，我哪儿能一个人回去呢?就说江东父兄同情我，立我为王，我哪儿有脸见他们呐?”他接着又说：“这匹乌骓马，我最喜爱，曾经一天跑过一千里地。我舍不得把它杀了。我知道您是个忠厚长者，我很感激您一片好意，这匹马送给您。”
他和二十六个子弟都拿着短刀步行，跟汉兵交战。他们杀了许多汉兵，自己也一个一个地倒下。末了只剩下霸王一个人。他身上受了十几处伤，最后在乌江边拔剑自杀了。
