公元前203年12月，韓信把兵馬屯在垓(gāi，今安徽靈璧東南)下，佈置了十面埋伏，要把霸王引到一個適當的地方，把他圍困起來。韓信故意拿話去激霸王，讓他氣得鼻孔噴火，頭頂冒煙纔好。他編了四句話，叫士兵衝着楚營叫喊：“人心都背楚，天下已屬劉;韓信屯垓下，要斬霸王頭!”
霸王率領十萬大軍一直衝到垓下，沒碰着韓信，一看四面全是漢兵，楚軍進入了重圍。霸王帶領人馬只管向前衝，誰也抵擋不住。他見了韓信，更不肯放過。韓信一邊作戰，一邊後退。霸王追趕了好幾裏地，殺散一批，又來了一批，殺出一層，還有一層。四面八方全是韓信“十面埋伏”的人。霸王轉過身來，跑回垓下大營去了。
夜裏，項羽聽到周圍漢營裏的士兵唱的淨是楚人的歌。“四面楚歌”的成語就是從這兒來的。
霸王吃驚不小，他說：“難道楚軍都投降劉邦了，爲什麼漢營中的楚人這麼多呢?”說着他就在營帳裏喝起悶酒來。他留戀他寵愛的美人虞姬，她常常侍候在身邊;還有那匹騎了五年的烏騅馬。想到這兒，霸王再也忍不住了，他悲壯憤慨地唱起自己作的詩歌來：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。這首歌的意思是：力氣拔得起一座山，氣魄壓倒天下好漢，時運不利，烏騅馬不肯走。馬兒不跑怎麼辦，虞姬呀虞姬，你可怎麼辦。
項羽一連唱了幾遍，虞姬跟着一塊兒唱。他唱得流下幾行眼淚，伺候他的人全都哭了，不忍心擡頭看他。
霸王跨上烏騅，帶着八百子弟兵，猛虎似的衝出去，突出重圍，往南跑。他打算渡過淮河再往東去。霸王和八百子弟兵沿路殺散了漢兵。韓信、英布、周勃、樊噲他們分頭追趕。霸王拍着烏騅，飛一樣地直跑。等霸王渡過淮河，到了南岸，又跑了一程，就迷了道兒，不知道哪一條道兒可以通到彭城(今江蘇徐州)。
項羽就向一個莊稼人問路。那個莊稼人不願幫他，就說：“往左邊兒走。”霸王跟一百多個子弟兵就往左跑下去，跑了一陣，連道兒也沒了，前邊只是一片水窪地。他們的馬陷在泥濘裏，連蹄子都不好拔出來。霸王這才知道受了騙，走錯了道，趕緊拉轉繮繩，再回到三岔路口，漢兵可已經追到了。
霸王往東南跑，到了東城(今安徽定遠東南)，點了點人數，一共才二十八個騎兵，追上來的人馬有好幾千。霸王覺得沒法脫身了，就帶着二十八人上了山崗，對他們說：“我從起兵到現在八年了，親身作戰七十多次，戰無不勝，成了天下霸王。今天在這兒被圍，這是天數，不是我不會打仗。”
他把二十八個士兵分成四隊，說：“我先殺他們一個大將。你們跑下去到東山下會齊。”他大喊一聲，向一個漢將直衝過去，殺了一個漢將。
霸王到了東山下，那四隊二十八個子弟兵全都到了。漢兵趕來，又展開血戰。霸王專挑漢兵多的地方衝殺。他左刺右劈，又殺了漢軍的一個都尉和不少士兵。漢軍將士不敢逼近楚兵，遠遠地嚷着躲着。霸王點了點自己的人數，僅僅少了兩個。
霸王殺退了漢兵，帶着二十六個子弟兵一直往南，跑到了烏江(今安徽和縣東北)，烏江亭長蕩着一隻小船等在那兒。他知道來的是霸王，就催他馬上渡河。他說：“江東雖小，可也有一千多裏土地，幾十萬人口，大王還可以在那邊做王。這兒只有我這隻船，請大王趕快渡過河去。”
霸王笑着對亭長說：“當初我跟江東子弟八千人渡過江來打天下，到今天他們全完了，我哪兒能一個人回去呢?就說江東父兄同情我，立我爲王，我哪兒有臉見他們吶?”他接着又說：“這匹烏騅馬，我最喜愛，曾經一天跑過一千里地。我捨不得把它殺了。我知道您是個忠厚長者，我很感激您一片好意，這匹馬送給您。”
他和二十六個子弟都拿着短刀步行，跟漢兵交戰。他們殺了許多漢兵，自己也一個一個地倒下。末了只剩下霸王一個人。他身上受了十幾處傷，最後在烏江邊拔劍自殺了。
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