刘邦后方稳固，兵强马壮;而项羽却三面受敌，粮草不继，战略形势明显处于劣势。项羽没有办法，只能与汉王讲和，约定以鸿沟为界，双方相安共处。但是，刘邦在张良、陈平等人的劝说下，很快背弃和约，向楚军进军，双方在垓下进行了惨烈的决战，这次战争汉军大获全胜，而楚军近十万精锐部队全军覆没，一度叱咤风云的西楚霸王项羽，也走向了穷途末路，自刎乌江。垓下之役是楚汉战役的最重要的一次大决战，是刘汉王朝奠霸业的要害性的一仗。
然而，楚汉战役至关重要的地点垓下的具体地点到底在何处，历来争议很大。目前史学界对垓下有两种截然不同的说法：着名史学家范文澜认为垓下为今天的鹿邑，他在《中国通史简编》写道：“垓下在河南省鹿邑县境”。这一观点的根据是唐·张守节《史记正义》的记载：“高岗绝岩，今犹高三四丈，其聚邑及堤，在垓之侧，因取名焉。今在毫州真源县东十里，与老君庙相接”。范文澜这样分析，唐朝的真源县是秦汉时的苦县，故城在今河南鹿邑县，老君庙即今天鹿邑城东的太清宫，所以垓下在今天的鹿邑。此说由于晚出，因而从其说者较少。