楚军进入汉军军阵后，孔熙和陈贺从侧翼袭击楚军，同时韩信与刘邦的后备队开始出击，对项羽进行围攻，楚军成了夹心饼干，项羽兵败退至垓下营寨。
到了晚上，汉军高唱楚歌，目的是为了扰乱楚军军心，给项羽造成一种汉已尽得楚地的假象，结果项羽上当了，连夜带着八百骑兵逃亡，当他来到乌江时，觉得无颜面见江东父老，选择自刎。
反观两次战役，地利、人和都发生了改变，彭城之战爆发在巨鹿之战一年以后，项羽盟主的光环并没有褪去，他的势力依旧如日中天，还是大家心目中那位"战无不胜、攻无不克"的西楚霸王，在这样情况下，楚军自然士气高昂。
而汉军是联军，他们各自打着小算盘，表面上他们有共同的目标，实际上却心怀鬼胎，联军攻入敌国后又忙于享乐，军心涣散。加之全军上下缺乏强有力的指挥官，致使联合作战指挥系统瘫痪，在面对项羽有计划的突袭时，军队建制在短时间被打乱。
垓下之战爆发前，项羽与刘邦已经在荥阳一带相互攻伐长达两年多，楚军虽然胜多败少，但是并没有越过荥阳，进一步往西挺近。由于项羽缺乏谋略，逐渐失去了战略的主动权，被刘邦牵着鼻子走，楚军经过几年的长期作战，变得精疲力尽，已经不再是当初的特种部队。
而此时黄河以北的诸侯国已被刘邦逐一歼灭，完成了统一，他们万众一心，已不是彭城之战时那些组织松散的联军，加之汉军统一指挥得当，兵少粮尽、军心涣散的楚军自然不是汉军的对手。
