，白天變成了黑夜，向著楚軍迎面撲來。楚軍大亂，隊陣崩潰，這樣，漢王才得以帶領幾十名騎兵慌忙逃離戰場。漢王原打算從沛縣經過，接取家眷向西逃 ，楚軍也派人追到沛縣，去抓漢王的家眷；但漢王家眷已經逃散，沒有跟漢王見面。漢王在路上遇見了孝惠帝和魯元公主，就把他們帶上車，一塊兒西逃。楚軍騎兵追趕漢王，漢王感到情況危急，就把孝惠帝、魯元公主、推落車下，滕公夏侯嬰每次都下車把他倆重新扶上車，這樣推下扶上有好幾次。滕公對漢王說：“雖然情況危急，馬也不能趕得再快，可是怎麼能把他們扔掉呢？”就這樣，姐弟倆才得以脫險。漢王等人到處尋找太公、呂后，沒有找見。審食其（yìjī，異基），跟隨著太公、呂后抄小路走，也在尋找漢王，卻偏偏碰上了楚軍。楚軍就帶著他們回來，向項王報告。項王一直把他們留置在軍中當作人質。
這時候，呂后的哥哥周呂侯為漢王帶兵駐守下邑，漢王順小路去投奔他，漸漸地收集漢軍士卒。到滎陽時，各路敗軍都已會集在這裡，蕭何也把關中沒有載入兵役名冊的老弱人丁全部都帶到滎陽，漢軍重又大振。楚軍從彭城出發，一路上經常藉著勝利的威勢追擊敗逃的漢兵。可是在滎陽南面的京邑、索邑之間與漢軍打了一仗，漢軍打敗了楚軍，楚軍因此不能越過滎陽向西推進。
項王去援救彭城，追趕漢王到滎陽，這時田橫也得以恢復了齊地，立田榮的兒子田廣為齊王。漢王在彭城失敗的時候，諸侯又都歸附楚而背叛了漢。漢王駐紮在滎陽，築起兩邊有牆的甬道，和黃河南岸相連線，用以取得敖倉的糧食。漢三年（前204），項王多次侵奪漢王的甬道，漢王糧食匱乏，心裡恐慌，請求講和，條件是把滎陽以西的地盤劃歸漢王。
項王打算接受這個條件。歷陽侯范增說：“漢軍容易對付了，如果現在把它放走而不征服它，以後一定會後悔的！”項王和范增立即包圍了滎陽。漢王很擔心，就用陳平的計策離間項王。項王的使者來了，漢王讓人準備了特別豐盛的酒筵，端過來剛要進獻，一見使者又裝作驚愕的樣子說道：“我們以為是亞父的使者，沒想到卻是項王的使者。”把酒筵重又撤回，拿來粗劣的飯食給項王使者吃。使者回去向項王報告，項王竟真的懷疑范增和漢王有私情，漸漸地把他的權力剝奪了。范增非常氣憤，說：“天下事大局已定，君王您自己看著辦吧。希望您把這把老骨頭賜還給我，讓我回鄉為民吧。”項王答應了他的請求。范增啟程走了，還沒走到彭城，由於背上毒瘡發作而身亡。
漢將紀信給漢王出主意說：“形勢危急，請讓我假扮成大王去替您誆騙楚兵，您可以趁機逃走。”於是漢王趁夜從滎陽東門放出二千名身披鎧甲的女子，楚兵立即從四面圍打上去。紀信乘坐著天子所乘的黃屋車，車轅橫木左方插著有毛羽裝飾的旗幟，說：城中糧食已經吃光了，漢王投降。”楚軍一起歡呼萬歲。漢王這時也帶著幾十名騎兵從城的西門逃出，逃到成皋。項王見到紀信，問道：“漢王在哪兒？”紀信說：“漢王已經出城。”項王把紀信燒死了。
漢王派御史大夫周苛、樅（cōng，聰）公、魏豹等把守滎陽。周苛、樅公商議道：“魏豹是已經叛變過的國家的君王，難以和他一塊守城。”就一起殺了魏豹。楚軍攻下滎陽城，活捉了周苛。項王對周苛說：“給我做將軍吧，我任命你為上將軍，封你為三萬戶侯。”周苛罵道：“你若不快快投降漢王，漢王就要俘虜你了，你不是漢王的對手。”項王發怒，煮死周苛，把樅公也一塊兒殺了。
漢王逃出滎陽後，向南跑到宛縣、葉（舊讀shè，涉）縣遇到九江王黥布，一邊行進，一邊收集士兵，重又進入成皋，守在那裡。漢四年（前203），項王進兵包圍城皋。漢王逃走，一個人帶著滕公出了成皋北門，渡過黃河，逃向修武，去投