右翼，刘邦率部跟进，将军周勃断后。
韩信采用诱敌深入的战术，兵分三路，前军先诈败，引兵后退，左、右翼军直接包抄攻击楚军后部步军。
楚军久战疲劳，迎战不利，在汉军的左右包抄下，楚军后部步军与前军骑士被强行分开。
这时，韩信突然下令，指挥全军反击，楚军步军大乱，想要撤退，却被汉军从后包抄的左、右翼军给截断，骑军驰援不上，三路夹击之下，楚军大败，阵亡四万余，被俘两万，被打散两万，仅剩不到两万伤兵残将追随项羽退回营地。
楚军兵疲粮尽，在汉军的重重包围下只能壁垒坚守，处境十分狼狈。
于此同时，韩信命汉军士卒夜唱楚歌，歌云：“人心都向楚，天下已属刘；韩信屯垓下，要斩霸王头！”致使楚军士卒思乡厌战，军心瓦解。
无奈之下，项羽率八百骑军南下突围至乌江（今安徽和县境），在前有大江拦路，后有汉军追袭的情况下，项羽自知大局已定，不觉悲从中来：“想我项羽起兵八年，历经七十余战，从未有过败绩，故而方能成就霸业。而眼下被困于此，可见是天要亡我，并非是我战不如人。”说罢，项羽自刭而死，一代霸王就此陨落。