巨鹿之战后,项羽乘胜追击,秦军节节败退,军心涣散。章邯见大势已去,率二十万秦军投降了项羽。项羽却在西进途中,在新安城(今河南绳池东)下令将这二十万降卒全部坑杀。这时,另一路起义军汉高祖乘秦军主力被项羽牵制在巨鹿,关中空虚,占领了咸阳。
项羽大为不满,率军破关而入,进驻鸿门(今陜西临潼东北)。当时项羽军四十万,汉高祖军不足十万,双方力量悬殊。汉高祖自度力量不敌项羽,便采纳张良计策,拉拢项羽叔父项伯,亲自到鸿门请罪。鸿门宴上,觥筹交错中闪烁著刀光剑影。项羽的谋士范增几次举起所带玉块,暗示项羽杀死汉高祖,项羽却优柔寡斯,被汉高祖借故逃脱。这就是历史上有名的「鸿门宴」的故事。项羽依靠强大兵力,暂时压制汉高祖。引兵进入咸阳,「杀秦降王子婴,烧秦宫室,火三月不灭,收其货宝、妇女而东」(史记?项羽本纪)。项羽挟其军事上的余威,以诸侯上将军自居,发号施令。他自立为西楚霸王,取梁、楚之地九郡(占有今江苏、安徽、山东、河南部分地区),定都彭城(今江苏徐州)。同时又割地封王,分封了十八个诸侯。封汉高祖为汉王,王汉中、巴蜀,企图限制汉高祖势力的发展,使其不得东进。结果养虎贻患,导致汉军势力日后卷土重来。
由于项羽分封不公,引起诸侯和功臣不满。先是田荣据齐反楚,项羽急忙率军讨伐,汉高祖便乘隙东进。公元前二0八年八月,汉军从汉中潜出故道,打败项羽所分封的秦地三王,迅速东进,直抵阳夏(今河南太康)。接著,又乘项羽与齐军交战之际,一举攻入楚都彭城,羽急忙率三万精兵还救彭城。
此时,汉高祖仗恃兵多将广,麻痹轻敌。项羽军则收复失地心切,斗志旺盛。三万楚军在项羽率领下,出山东经胡陵(今山东鱼台东南)趋萧(今江苏箫县西北),直抵彭城汉军侧背。战斗从拂晓开始,楚军勇猛顽强,边打边冲。到了午时,已将汉军打得大败。楚军追到彭城东北的泗水,汉军纷纷落水,死者十余万。汉军向南方山地溃逃,楚军追击至灵壁(在今安徽省)以东的睢水上,又歼灭数十万人。汉高祖只率数十骑逃出重围,连妻子吕雉和父亲太公都作了项羽的俘虏。彭城一战,项羽决策果断,迅速率精兵回救彭城,出敌不意,击溃汉军数十万之众,是战史上以少胜多的范例。
彭城之役后,项羽乘胜进军,在京邑、索亭间(荥阳西、南)同汉高祖打了一仗,结果被阻于荥阳以东。双方在成皋一带相持两年之久。这期间,汉高祖采取了正确的作战指导,扼守成皋,在持久战中消耗对方实力,伺机反击;项羽找汉高祖决战,又急攻不下。双方力量对此发生了根本变化,汉军由弱变强,项羽由强变弱。
汉高帝五年(公元前202年),汉高祖发兵向项羽发动总攻,在垓下把项羽军团团包围。此时,十万楚军已兵疲粮尽,士气低落。夜间又听到汉军在四面唱起了楚歌。项羽大为吃鶭,便借酒浇愁,慷慨悲凉地唱道:“力拔山兮气盖世,时不利兮骓不逝。骓不逝兮可奈何干,虞兮虞兮若奈何?”唱罢飞身上马,带领八百骑突围南去。来到东城(今安徽定远东南),只剩28人。他想东渡乌江重整旗鼓,又觉无颜见江东父老,奋力拚杀一阵,遂横剑自刎而死,年仅31岁。汉王刘邦以鲁公礼葬项羽于谷城(今湖北省襄樊市谷城县)。