汉高祖五年（公元前202年）十二月，楚汉两军在垓下（今安徽灵璧南）展开决战。刘邦以韩信为主将，统一指挥各路大军。项羽指挥十万楚军，从正面向汉军阵地猛攻。韩信采用典型的侧翼攻击战法，令汉军中军稍稍后退，避开楚军锐气，而将两翼展开，实行侧击，然后再令中军推进，一下子完成了合围。入夜，韩信令汉军四面唱起楚歌，终使楚军丧失斗志，被汉军一举聚歼于亥下。项羽眼见大势已去，慷慨自刎于乌江边。历时五年的楚汉战争以汉王刘邦夺得天下而告终。
　　韩信以项羽帐下执戟卫士的低微身份，几年内登坛拜将，屡建奇勋，终至成为左右楚汉战争的一方诸候。蒯通以“略不世出”来赞誉这位叱咤风云的军事人物。其用兵之道，为后世兵家所推崇。据《汉书·艺文志》记载，他曾著有《韩信兵法》三章，可惜已经失传。

　　韩信的军事才能令刘邦极度不安，故在项羽败亡后，即夺其兵权，徙为楚王，继又黜为淮阴侯，软禁于刘邦身边。一天，刘邦问韩信："你看我能带多少兵？"韩信答"陛下不过能带十万之军。"刘邦又问："那末你呢？"韩信怔了一下，突然狂傲的大笑："我是多多益善啊！" 因此后人常说，“韩信将兵多多益善”。

　　楚亡将锺离眛投靠韩信，刘邦要抓锺离眛，有人劝韩信交出眛以取得刘邦的信任，《史记》(淮阴侯列传)记载，

　　眛曰：“汉所以不击取楚，以眛在公所。若欲捕我以自媚於汉，吾今日死，公亦随手亡矣。”乃骂信曰：“公非长者！”卒自刭。信持其首，谒高祖於陈。上令武士缚信，载後车。信曰：果若人言，“狡兔死，良狗烹；高鸟尽，良弓藏；敌国破，谋臣亡。"天下已定，我固当烹！”上曰：“人告公反。”遂械系信。至雒阳，赦信罪，以为淮阴侯。

　　韩信的绝世军功和才华终于招来了杀身之祸，吕后担心刘邦死后韩信篡位，汉高祖十一年（公元前196年），吕后让萧何诱韩信至长乐宫的钟室，以谋反罪名杀之，也因此留下了“成也萧何，败也萧何”一说，其实萧何这样做也是迫不得已的，据说萧何还留下了韩信的后代。韩信死前也很后悔，死前说“吾悔不用蒯通之计，乃为兒女子所诈，岂非天哉。”

　　据当地人说，因韩信功劳大，刘邦曾许下韩信“见天不死、见地不死、见刀不死”(既免死)，吕后等杀死韩信时是将其吊在钟室中，钟室四周用布遮上，用竹片戳死的。据史书记载，韩信死后，葬于今灞桥区龙王村。1998年文物普查时发现，墓前有清代陕西巡抚毕沅所立碑石，记为“汉淮阴侯韩公信墓”。“汉淮阴侯韩公信墓”。