扶蘇成功與韓信會合，對據守陳縣的楚軍形成東西夾擊合圍之勢，大敗項羽主力，項羽率殘兵敗將棄城出逃，陳縣縣令利幾開城投降。
陳縣戰敗後，項羽率軍繼續南逃。此時英布已攻占了壽春，項羽無心攻打壽春，立即調轉馬頭，轉向東南方逃跑，據守在城父（今安徽省亳州市譙城區東南邊陲）。
韓信和扶蘇大軍對項羽緊追不舍，英布聞訊也離開壽春，馬不停蹄地前往城父攻打項羽。三路大軍會師於城父。
自範增病死以來，項羽一路潰敗逃竄，兵馬疲倦，糧草匱乏，士氣跌到了低穀。他發現偌大的楚地，現如今竟沒有自己的立錐之地。無處可去了，他一籌莫展，打算咬著牙，死守住城父，希望能夠多少扭轉目前一麵倒的頹勢。
項羽不在經營已久的彭城與秦軍決一死戰，卻逃到這麼一個不經守的城父來死守。結果可想而知，在絕對優勢的兵力和高漲的士氣下，秦軍強攻並血洗了城父，楚軍死傷無數，損失慘重。
人命賤如蟻，乾坤豈是人所能扭轉。項羽最後的一線希望，就像泡沫一樣被無情的刺破，他像喪家犬似的逃離城父，繼續逃至垓下（今安徽省宿州南地區）。
秦軍當然死咬住不放，迅速跟上，將僅剩的十萬楚軍團團包圍於垓下。接下來在垓下發生的一切，想必大家都耳熟能詳。
夜裏，韓信讓秦軍士兵圍坐在篝火旁低聲吟唱楚歌，借此勾起楚軍士兵思鄉之情，動搖和瓦解他們的心理防線。
頓時四麵楚歌。楚軍士兵聽著哀怨的楚歌（騷體的楚辭有種自然的傷感），不禁回想起遠在江東的親人。家中父母祥和的麵容，還有妻兒期盼的眼神曆曆在目，就像電影慢鏡頭似的從腦海裏掠過。楚軍士兵無不淚流滿麵，泣不成聲。
項羽大為驚歎：為什麼楚人這樣多？難道秦軍已經完全占領了楚國的土地？他惶惶然不能入睡，深夜在軍帳裏喝酒消愁。
他一麵喝酒，一邊激昂慷慨地唱起那句千古絕唱：“力拔山兮氣蓋世，時不利兮騅不逝！騅不逝兮可奈何？虞兮虞兮奈若何！”
然後，醉臥在項羽身旁的愛妾虞姬也起而和唱，成就了一段感天動地的愛情故事。虞姬對唱道：“漢兵已略地，四方楚歌聲。大王意氣盡，賤妾何聊生！”唱罷，拔劍自刎而死。
“虞姬……”
項羽嚎啕痛哭，見大勢已去，帶著八百騎兵連夜突圍南逃。
第二天天亮，韓信發覺項羽突圍而去，便派灌嬰帶領五千騎兵連追帶趕。
項羽渡過淮河，到陰陵（今安徽省定遠縣西北）迷了路，陷進湖沼地帶，被秦軍追及。項羽領兵且戰且退，退至和縣（今安徽省馬鞍山市）烏江，無路可退，仰天長歎一聲，揮劍自刎於江邊。
這就是在垓下上演的中國曆史上最淒厲、最悲壯的愛情故事，後被無數文人墨客編成戲劇，拍成電影“霸王別姬”，也算是一代梟雄項羽為中華文明所作出的巨大貢獻。