汉五年（前202年），刘邦趁项羽无备，楚军饥疲，突然对楚军发动战略追击。
刘邦约韩信从齐地，彭越从梁地南下合围楚军。
然而韩信和彭越并没有前来会师。
刘邦追击楚军至固陵，楚军反击，刘邦大败而归。
为了让韩信、彭越出战，刘邦听从张良之谋，划陈县以东至海边广大地区为韩信封地；封彭越为梁王，划睢阳县以北至谷城为其封地。
并且还要让韩信指挥此次战役。
如此一来，韩信，彭越率兵攻楚。
韩信从齐地南下，占领楚都彭城和苏北、皖北、豫东等广大地区，兵锋直指楚军侧背，彭越亦从梁地西进。
汉将刘贾会同英布自下城父北上；刘邦则率部出固陵东进、汉军形成从南、北、西三面合围楚军之势，项羽被迫向垓下退兵。
垓下之战由此展开！
十二月，汉军与楚军决战于垓下。
汉军由韩信统领，共计三十万，分为六个部分，孔将军孔藂为左翼，费将军陈贺为右翼，刘邦在其后，周勃、柴武在刘邦的部队之后。
楚军由项羽统领，共计约有十万。
韩信先率前锋与项羽交锋，不利，向后退却。
孔藂、陈贺从左右两边纵兵攻上去，楚军不利，韩信乘势再次攻上去，大败楚军于垓下。
楚军大败，退入壁垒坚守，被汉军重重包围。
楚军屡战不胜，兵疲食尽。
夜晚听到汉军从四面传来楚国歌声，项羽大感震惊，认为楚国已经被汉军全部占领。
韩信乘势进攻，楚军大败，十万军队被全歼，项羽逃至东城自刎而死。
垓下之战充分体现了韩信的军事才能。
虽说此次是三十万大军合为项羽十万大军，但如果换成其他人指挥此次战役，很可能会失败！
因为项羽本身的军事能力就远超常人，而且他带领的十万兵马皆是精锐，常年征战拥有很丰富的作战经验。
相比之下，韩信带领的三十万大军很多都是刚刚招募的新兵，而且是多个势力集结在一起，人心不齐，士兵的战斗力有高有低，韩信能统领这些兵马战胜项羽的精锐本身就是奇迹！
而且此战的致胜点在于韩信的攻心之计！四面楚歌可谓是兵不刃血，搅乱了项羽这些精锐的情绪，是华夏古往今来心理战的典范！
项羽失败后，刘邦立刻回到定陶，驰入韩信军中，收夺了他的兵权，后改封韩信为楚王，定都下邳。
韩信到楚国后，召见当年给他饭吃的漂母，赏赐她千金。
他召见当年给他饭吃的南昌亭长时，赏赐给对方一百钱，并说：“你，是个目光短浅的人，做好事有始无终。”
随后韩信又召见了曾经侮辱自己，让他从胯裆下爬过去的人，封对方为中尉，并且告诉诸将说：“就是这位壮士，当他侮辱我时，我难道不能杀了他吗？杀了他没有正当理由，所以就忍了下来，这才让我有了今天的成就。”
这些事情也说明韩信是个恩怨分明的人，他的心胸气度也不是常人能比的。
不管别人说他心胸狭隘也好，还是说他狂妄自大也罢，他只按照自己的喜好行事，至于别人的眼光，甚至自己的生死，其实都没有那么重要。
史书记载：韩信向来与项羽旧将钟离眜交好。
项羽兵败后，钟离眜去投奔韩信，刘邦记恨钟离眜，听说他在楚国，便下令楚国逮捕。
当时韩信刚到楚国，巡行县城乡邑，进进出出都带着军队。
汉六年十月（前201年），有人上书控告韩信谋反。
刘邦询问各位将领，将领们说：“赶紧发兵把这小子坑杀了吧！”
刘邦沉默不语，随后询问陈平的意见。
陈平谦让推辞了一番，问道：“诸位将领都说了些什么？”
刘邦把诸位将军的话全部告诉了陈平。
陈平又问道：“别人上书告韩信谋反的事还有人知道吗？”
刘邦说：“没有。”
陈平问：“韩信知道吗？”
刘邦说：“不知道。”
陈平问：“陛下的兵跟楚国相比哪边更精锐？”
刘邦说：“比不过楚国。”
陈平问：“陛下的将领有用兵超过韩信的吗？”
刘邦说：“没有。”
陈平说：“兵没楚精，将没楚强，却要发兵攻打，这会促使他跟我们交战，我认为陛下这样很危险。”
刘邦说：“那该怎么做？”
陈平说：“陛下先假装巡游云梦泽，抵达楚国西部边界陈县时召集诸侯来会见，等韩信拜见时，便可趁机将他拿下。”
刘邦到楚国时，韩信想发兵反叛，又自认为无罪过；想谒见，又怕被擒获。
有人建议韩信说：“大王杀了钟离眜去朝见皇上，皇上一定高兴，就没有祸患了。”
韩信找钟离眜商议，钟离眜说：“汉军之所以不来攻取楚国，是因为我在您这里；您想捕杀我去讨好皇帝，我今天死了，您也要跟着灭亡。”
于是钟离眜大骂韩信：“您不是一个有德行的长者！”
最终钟离眜自刎而死，韩信带着钟离眜的首级去见刘邦，在刘邦还没抵达陈县时，韩信在郊外的道路上迎接他。
刘邦预先安排了武士，见韩信来了，就让人逮捕韩信，把他安放在后车上。
韩信大喊着说：“果然像人们说的那样，‘狡猾的兔子一旦死去，追捕的猎狗就该被烹煮；高飞的鸟儿一旦绝迹，优良的弓箭就该被敛藏；敌人的国家一旦破灭，谋划的臣子就该被消亡’，现在天下已经平定，我当然也就该被烹杀了！”
刘邦回过头对韩信说：“有人告你谋反！你谋反的姿态已经很明显了！”
随后刘邦让武士把韩信反绑，给韩信戴上械具。
回到洛阳后，刘邦赦免了韩信的罪状，削去王位，将韩信改封为彻侯，号为淮阴侯，封地在韩信的故乡淮阴县。
史书上记载韩信当时的罪名是“擅发兵”，即是指他在楚国“陈兵出入”的情况 。
樊哙 、夏侯婴 、灌婴 、靳歙 、灵常等将领也随同刘邦前往陈县，参与了逮捕韩信的行动。
梁王彭越当时也听从号召，去陈县朝觐刘邦。
虽然史书上这么记载，但这里面明显比较矛盾！
首先韩信如果真的是贪生怕死之徒，他又怎么会收留钟离眜？
钟离眜是韩信的好友，为何最后是自杀？
而且刘邦抓住了韩信之后，为什么不杀了韩信？
当时那么多人参与抓捕韩信，刘邦怎能不知道这些人的真实目的？