內一定擊敗彭越，然後再與將軍會師。項羽很快收復了17座城池，但沒有能夠消滅彭越的遊軍，它繼續在威脅楚的後方。

漢高帝四年（公元前203年）十月，劉邦聽取謀士酈食其的建議，乘項羽東去之機，反攻成皋。守將曹咎開始還遵照項羽的告誡，堅守不出，但是經不起漢軍連日的辱罵和挑戰，一怒之下，率軍出擊。劉邦見激將法奏效，便運用半渡擊之的戰法，大破曹咎所部楚軍於汜水之上，曹咎兵敗自殺，漢軍乘機再奪成皋，並乘勝推進到廣武（今滎陽東北）一線，收敖倉積粟以充軍用，並在滎陽以東包圍了楚將鍾離昧部。

項羽聽到成皋失守，大驚失色，急忙由睢陽帶領主力返回，同漢軍爭奪成皋，與漢軍對峙於廣武，欲與劉邦決一雌雄。可是漢軍依據險要地形，堅守不戰。雙方對峙數月，項羽無計可施。這時適逢韓信攻佔臨淄，齊地戰事吃緊，項羽不得已只好派龍且帶兵20萬前往救齊，這就更加減弱了正面戰場的進攻力量。到了十一月，韓信在濰水全殲了龍且的部隊，平定齊國，使項羽的處境更趨困難。幾個月後，楚軍糧食缺乏，既不能進，又不能退，白白地消耗了力量，完全陷入了被動。

這時，漢軍韓信部已經破魏，破趙，降燕，平定三齊，佔領了楚的東方和北方的大部地區，完成了對楚的戰略包圍。彭越的遊軍則不斷擾亂楚軍後方，攻佔了昌邑（今山東金鄉西）等20多座城池，並多次截斷楚軍的補給線。英布所部在淮南也有所發展。項羽腹背受敵，喪失了主動，陷於一籌莫展的境地。雙方強弱形勢已發生根本的變化。項羽見大勢盡去，遂被迫與劉邦議和，以鴻溝為界，中分天下，爾後引兵東歸。成皋之戰以漢勝楚敗而告終。

成皋之戰，是楚漢戰爭中具有決定性意義的一仗。它使楚漢之間的實力對比發生徹底的改變，項羽的失敗已成為不可逆轉的趨勢。劉邦把握時機，採納張良建議，於漢高帝五年（前202年）十月，乘項羽引兵東撤之際，實施戰略追擊。

十二月，在垓下（今安徽靈壁南）合圍並大敗楚軍，項羽突圍後自刎於烏江（今安徽和縣北）。次年二月，劉邦稱帝，建立漢朝，重新統一了中國，中國歷史揭開了新的一幕。

劉邦以弱小的力量，在成皋之戰中戰勝強大的楚軍，這除了政治上注意爭取人心和團結內部外，軍事上的勝算主要在於對戰略全域性處置得比較適當和作戰指揮的高明正確。這具體表現為：第一，重視戰略後方基地的建設，使漢軍在人力物力上得到源源不斷的補充，能夠堅持長期的戰爭。第二，彭城失利後，鑑於漢弱楚強的實際情況，適時改變戰略方針，轉攻為守，持久防禦，挫敗項羽的速決企圖。第三，制定出正面堅持、南北兩翼牽制，敵後襲擾的作戰部署，並堅決付諸實施，使楚軍陷於多面作戰的困境，顧此失彼。第四，實施靈活機動的作戰指導，致人而不致於人，千方百計調動對手，使之疲於奔命；並積極爭取外線，逐步完成對楚軍的戰略包圍。第五，巧妙行間，分化瓦解敵軍，善於爭取諸侯，最大限度地在軍事上孤立項羽本人。

項羽作為一員叱吒風雲的歷史人物，在當時的政治舞臺上曾放射過奪目的光彩，然而他最終還是失敗了，這與他政治上、軍事上的失策是密切相聯的。他分封諸侯，違背了歷史發展的趨勢；他嗜殺好戰，激起了民眾的反對；他不重視爭取同盟，造成了自己的孤立；他不善於起用人才，團結內部，導致了眾叛親離；他不注意戰略基地建設，以至於無法長期支援戰爭；他缺乏戰略頭腦，只知道一味死打硬拚，沒有主要的打擊方向，決定了他雖然能夠贏得不少戰役、戰鬥的勝利，但卻不能扭轉戰略上的被動，最終導致了戰爭的徹底失敗。項羽戰場指揮的成功和戰略指導的失策之間的巨大矛盾反差，以及由此而產生的結局，給後世軍事家留下了極