於是，劉邦采納張良的意見，將陳縣以東直到大海的大片領土封給齊王韓信；睢陽以北至穀城封給彭越。就這樣，劉邦以加封土地為報酬，終於搬動了韓、彭二人，使他們盡數揮軍南下，同時命令劉賈率軍聯合英布自淮南北上，五路大軍共同發動對項羽的最後合圍。垓下之戰隨即開始。
齊王韓信親率30萬大軍從齊地南下，占領楚都彭城和淮河北部廣大地區，兵鋒直指楚軍側後，自東向西夾擊項羽；梁王彭越率軍數萬從梁地出發，先南下後西進，與劉邦本部軍共同逼楚軍後退；漢將劉賈率軍數萬會同九江王英布合兵10萬，自淮南出發，從西南方發動對楚地的進攻，先克壽春，再攻下城父並將此城軍民全部屠盡；而鎮守南線的楚將大司馬周殷卻在此時叛楚，先屠滅六縣，再與英布、劉賈會師，隨後北上合擊項羽；同時，得到關中兵源補充的劉邦則率本部軍20萬出固陵東進。漢軍五路大軍，合計近70萬之眾，形成從西、北、西南、東北四麵合圍楚軍之勢，項羽被迫率10萬楚軍向垓下後撤。
絕境求生
當時的情況，楚軍處於絕對劣勢：
首先，楚國位於長江中下遊以北的全部土地均已失陷，10萬楚軍成為絕對的孤軍；
其次，楚軍缺糧已經幾個月，士兵饑餓，軍隊根本沒有半點補給；
再次，漢軍聯兵約70萬，且精力飽滿、糧食充足、士氣旺盛，而項羽孤軍10萬，連續久戰疲憊，決戰之時已是十二月的大冬天，而楚軍剛從廣武前線上撤下來，未經補給，多穿著夏秋季的服裝，寒冷饑餓，士氣渙散；
第四，漢軍分五路有秩序推進，先占楚土，再行合圍，步步為營，包圍圈完善，楚軍難以發動突然性的反攻；
第五，楚軍離江東五郡距離遙遠，即使衝破包圍圈，也很難在漢軍的追擊下及時回到己方區域，可以說是“突圍無效”。
就是在這樣一種情況之下，韓信30萬主力與劉邦本部軍20萬合兵一處，排出五座連陣，向盤踞於垓下困守的10萬楚軍發起了最後的進攻！
韓信率主力大軍五六十萬，排出了這樣一個陣形：他親率30萬大軍居中，為前鋒主力；將軍孔熙率軍數萬為左翼；陳賀率軍數萬為右翼；劉邦率本部主力尾隨韓信軍跟進，將軍周勃率軍斷後。
而項羽方麵，對於楚軍而言，現在的情況既不能守，也不能退。
後勤斷絕、無糧而守，無異於坐以待斃！
後退則江北四郡皆已經被占，無路可退；退回江南則路途遙遠，且道路被漢軍所阻，必陷於漢軍前後夾擊之中，一樣是死路一條！
當時項羽的心中隻有一個想法：以一次楚軍最擅長的強力突擊突破韓信30萬前軍直接打掉劉邦這個指揮中心，以此擊潰敵軍，扭轉戰局！
而韓信的心中也應該十分清楚，楚軍除了靠一次“斬首”突擊之外根本別無他法。所以，韓信故意將自己的指揮部設在30萬大軍所組成的數道鐵牆的最後方，後麵緊挨著劉邦本部十幾萬大軍，最後麵是周勃軍；同時左右有孔熙、陳賀兩個大陣配合。
韓信的這種排陣方法道理很簡單，項羽若想發動進攻突破了30萬大軍的戰陣本就很不容易，他躲在最後就能使自己的指揮部盡可能避免被打掉；而如果項羽突破了30萬大軍的戰陣，則其可以迅速回退至劉邦10萬主力的保護之中，繼續保證指揮中心的存在；如果連這也被突破，那就由周勃的後軍負責掩護劉邦和韓信二人逃離戰場；而最重要的是其左右兩翼的兩個大陣，項羽一旦發動中央突破戰術，向聯軍指揮部發起進攻，則左右軍可以趁機向楚軍後方迂回、攻擊楚軍側後，以牽製楚軍的中央突破。
這場戰鬥楚軍能否勝利，隻能取決於項羽的一次衝鋒能否在漢軍左右軍完成迂回前得手。如果漢軍左右軍完成迂回前漢軍的指揮中心還存在，那麼楚軍就將失敗。這一點，雙方主帥都非常清楚明白。