项王乃西从萧，晨击汉军而东，至彭城，日中，大破汉军。汉军皆走，相随入谷、泗水，杀汉卒十馀万人。汉卒皆南走山，楚又追击至灵壁东睢水上。
——《史记·项羽本纪》
项羽率领的三万骑兵作为楚军主力精锐，战斗力自然不成问题，但项羽也没有傻到用这三万骑兵直接去正面冲击刘邦的汉军防线。
在得知刘邦以汉军主力守外围，而以诸侯联军守彭城后，针对刘邦外强内弱、外紧内松的防御策略，项羽制定了绕过外部汉军主力，主攻内部诸侯联军的作战方略。
傍晚，项羽借助夜色的掩护，率领三万骑兵向薛郡的鲁县、瑕丘狂奔，趁着汉军没有反应过来，利用骑兵的机动优势，自汉军主力防线的北端绕过樊哙的防线，然后一路南下，经薛郡南部的胡陵，趁着夜色一路杀至萧县附近，这才让经过一路狂奔的将士们就地休息。
虽然早在春秋末期至战国初期，骑兵就已经开始普及，但一直以来，都没有人将骑兵作为单一兵种来使用，战场上主力仍是车兵和步兵，除了胡服骑射后的赵国边军外，骑兵更多是配合大军团作战的辅助兵种，例如秦赵长平之战，白起便曾利用骑兵的机动性，派遣五千骑兵切断了赵军主力与辎重部队的联系。
正因兵种繁杂，大军团的行进，对于地形的要求十分严格，尤其是车兵和辎重部队，除了道路较为坚硬的官道大路外，其他地形根本无法行进。
正因如此，刘邦及其麾下将领布置防线，皆是沿官道大路驻扎，他们自以为封锁了齐地与彭城的通道，根本没想到项羽竟然放弃了车兵和步兵，纯以骑兵回援，充分利用骑兵的机动优势，穿过汉军的防线空档，迅速杀到了彭城以西。
次日拂晓，诸侯联军的将士们大多还在营中休息，放哨守门的士兵经过一夜煎熬，也早已疲乏不已，不是在偷睡，就是在打盹，然而他们不知道的是，就在一片死寂之中，死神已经已经悄然降临。
一阵急促的马蹄声传来，还不等联军士兵们反应过来，项羽率领的三万骑兵便如风一般杀入了联军营地。面对突然杀到的敌人，睡梦中被惊醒的将士们慌忙走出营帐，被冲击的东倒西歪、到处逃命，大营顿时陷入了一片混乱。
在这种混乱的情况，即便将领有心收拢军队进行抵抗，也根本无济于事，而随着前面大营的溃败，在乱兵的冲击下，都不用楚军的冲击，紧连着的大营便被乱兵给冲乱了。
结果，项羽凭借着仅有的三万军队，很快便让二十余万诸侯联军陷入了混乱之中，大量联军士兵因为互相踩踏而死，被楚军直接杀死者，反而只是少数。
眼见溃败之势已经无法逆转，诸侯联军全都向彭城涌去，试图躲进那高大的城墙。项羽见状，则率领骑兵自后追赶绞杀，面对这些已经毫无抵抗之心，甚至大部分都没有武器的联军将士，这简直就是一面倒的屠杀。
至中午时分，在沿途丢下近十万具尸体的情况下，联军士兵们才上气不接下气的跑到彭城之下。
当刘邦接到项羽率领大军杀了回来，且联军已经溃败的消息时，他一时间也根本搞不清楚情况，既不知道楚军怎么这么快便杀到了彭城，更不知道杀回来的楚军到底有多少。不过，时间并没有给他太多的思考机会，当他登上城墙，看到城外挤成一团、满脸惊恐的联军士兵时，他知道就眼下这种情况，想要组织起有效的抵抗已经不可能了。
于是，刘邦没有片刻的犹豫，立即派人传信给各个诸侯王，要他们收拢败军避免溃败，而他自己则坐上马车，在亲卫的护卫下一路出了彭城西门，准备逃往下邑与吕泽会合，毕竟如今彭城附近，也只有吕泽这一支汉军主力了。同时，刘邦又命人传令给樊哙等汉军主力，要他们收拢兵马迅速赶往下邑会合，至于回援彭城？以眼下情况来看，显然已经没有这个必要了。
然而，刘邦刚率人出了彭城西门不久，迎面便撞上了一支楚军，双方立时战成一团。这支楚军兵马虽然不多，但在他的纠缠之下，刘邦却也无法短时间内脱离战场。
眼见始终无法摆脱楚军，担心其他楚军赶到的刘邦，心中焦急万分，就在此时，刘邦发现率领这支楚军的竟然是个当年与自己相熟的丁固，因此忙对其喊道，“难道你真的要赶尽杀绝吗？两条好汉何必如此互相迫害！”
丁固是薛郡薛县人，乃是“一诺千金”的季布外甥。当初项梁驻军薛县时，丁固投入其麾下。当时，刘邦亦在项梁麾下，两人因而相熟，项梁死后，丁固又归入了项羽麾下。
丁固听到刘邦的喊话，念在当年的情分上，便也不再率人追杀，就此带兵返回，同时告知刘邦，项羽大军正从西面杀来，让他另选他路逃走。
闻听此言，刘邦知道向西逃亡无望，只好掉头向南逃走，准备撤入吕梁山区，利用山区地形阻挡项羽的骑兵，再想办法挽回败局。同时，命王陵率兵北上丰沛，接自己家人南下会合。
与此同时，诸侯王们得知项羽率领大军杀回来后，出于对项羽的恐惧，哪里敢浪费时间去收拢军队，只是派人告知了各自兵马，便在亲兵的护持下，跟着刘邦一路向南逃跑，而在他们身后，便是二十余万乱糟糟的败兵。
然而，以步兵为主的诸侯联军又怎么可能跑的过项羽的骑兵，从彭城近郊的泗水，到彭城以南六十里的谷水，在项羽骑兵的连续追击下，诸侯联军沿途又丢下了数万具尸体。
直到渡过了谷水，在河水的阻拦下，溃兵才短暂摆脱了项羽的追杀。不过，由于溃兵十分混乱，各诸侯的军队已经乱作一团，刘邦意图依靠吕梁山重整兵马的计划根本无法实施，无奈之下只能继续向南逃跑。
然而，当逃亡大军一路溃逃至灵璧以东时，却被睢水拦住了去路，而项羽的骑兵也犹如勾魂索命一般自后追了上来。
前面是湍急的河水，后面是屠刀高举的项羽追兵，为了逃命，溃兵争先过河，一时间溺亡者不计其数，甚至连睢水都被尸体所堵住。
刘邦好不容易在护卫的保护下渡过了睢水，结果跑了没多久便被项羽大军追上包围，然而也不知道是上天庇佑，还是刘邦运气爆棚，就在楚军发动进攻时，突然西北风猛烈袭来，就连树木都被连根拔起，一时间飞沙走石、天昏地暗。
趁着楚军短暂陷入混乱的机会，在亲军的拼死护卫下，刘邦这才突出重围，顾不上歇一口气，驾车的夏侯婴拼命的抽打马匹，载着刘邦折向西北，向着下邑方向狂奔而去。
狂风固然导致楚军陷入混乱，一时间找不到刘邦的踪影，但同时也让刘邦的亲兵就此走散，等到刘邦突出重围，才发现跟在自己身边的亲军只剩下了十余骑。
这边刘邦拼命逃亡，在天公的帮助下才摆脱了项羽的追兵，而奉刘邦之命北上丰沛接自己母亲和刘邦家属的王陵，进展同样极不顺利。
实际上，就在项羽赶回萧县之后，便派人前往了丰沛，命令当地官员抓捕刘邦的家属，为了逃避抓捕，刘邦的家人早已逃散，以至于王陵北上之后，便搜丰沛两地，也只找到了刘邦的一双子女，至于其他人则是毫无音讯。
由于手中兵力有限，担心遭遇楚军追兵的王陵，在迟迟找不到其他亲属的情况下，只好带着刘邦的一双儿女向南撤退，准备与刘邦会和，而刘邦的父亲刘太公、妻子吕雉等人，以及王陵的母亲，则全都落入了楚军之手。
王陵保护着两个孩子，好不容易逃到了彭城，一打听才知道汉军早已向南溃逃。王陵不敢耽搁，又一路向南追赶，一直追到了睢水北岸，并在这里遇到了一些侥幸逃过一劫的溃兵，他们告知王陵，项羽正在睢水以南追杀逃亡的诸侯联军。
王陵原本有心渡过睢水继续向南，又担心遭遇项羽的军队，无奈之下只好沿着睢水向西逃亡，后在砀县一带，遇到了刚刚北渡睢水，准备前往下邑的刘邦。
双方也顾不上交谈，刘邦便连忙将儿女接到车上，继续一路向下邑逃去。
还不等逃出多久，便再度有一队楚军追了上来，虽然夏侯婴拼命驾车，但却根本无法摆脱这队楚国骑兵。刘邦眼见后方的楚军越聚越多，心知自己如果被楚军追上，必然难逃一死，为了避免牵连儿女，便想将儿子和女儿赶下马车，让他们独自逃命，虽说这样做同样极为危险，但至少比跟着自己要安全一些。
然而驾车的夏侯婴见状，却被吓了一跳，连忙出手阻拦。刘邦拼命推儿子和女儿下车，夏侯婴不知道刘邦的想法，因为担心孩子摔伤，便拼命出手阻拦，儿子和女儿自然也无法理解父亲的想法，被吓的搂紧了夏侯婴的脖子。
由于形势危急，刘邦根本来不及解释，但在夏侯婴的阻拦下，又无法让儿女下车逃命，眼见追兵越来越近，气的他恨不得将夏侯婴给一刀砍了，但又见儿子和女儿被吓的已经没了人样，只好叹了口气，放弃了将他们赶下车的想法。
刘邦的亲兵眼见无法摆脱追兵，为了保护刘邦逃走，齐齐呐喊一声，调转马头反身阻拦追兵。正是在这些亲兵的拼死阻拦下，刘邦这才得以摆脱追兵，狼狈不堪的逃回到了下邑。