项羽军将刘邦及其残部包围了三层，正待聚歼之际，忽然西北大风猛袭而来，飞沙走石，树木连根拔起，一时间天昏地暗，吹打得项羽军阵营混乱。
刘邦趁此机会，仅带10余名骑兵突围而逃。
其父、其子被楚军俘获，汉军几乎全军覆灭。
此役汉军元气大伤，几乎全军覆没，依附于刘邦的诸侯纷纷背汉投楚。
刘邦只好收集残部，退守荥阳（今河南荥阳东北古荥镇）。楚汉之间的争斗从此变得更为剧烈残酷。
彭城一战，刘邦遭到了自起兵以来的最大的惨败，他的父亲及孩子都被楚军俘获，众诸侯也纷纷背汉向楚。
项羽则充分表现出他特有的英勇果敢、雄才大略的军事指挥才能，此战可以说是完胜的结局，项羽不但歼灭刘邦主力，使刘邦陷入“发关中老弱未傅悉诣荥阳”的危机局面；更扭转了项羽四面楚歌，孤立无援的政治局面，重新占据楚汉战争的主动权。
彭城之战是楚、汉相争的第一次大战，汉军多到五十六万人，而楚军只有精兵三万人。
以三万对五十六万，悬殊很大，可是汉军主帅骄傲自纵，轻敌而不以为备；另汉军虽多，却是乌合之。
其中一大部分是收集诸侯之兵，兵虽多却没有什么战斗力，特别是自巨鹿之战以后，人人都有畏楚威势，致望风而丧胆，因此一见楚军来进攻时，便心存畏惧，不战而逃，自乱阵脚。
楚军两次计杀汉军有二十多万人，如以楚军三万人计，人数的比例为1：20；杀人之比为1：7。
即楚军一人要杀汉军七人，也就是汉军不动手，任由楚军来杀，实际也是不大可能的。
其中一大部分是自相践踏和挤杀的。
因为其中有泗水和睢水，入水死的人数很多，但总的来说，仍可计在杀死之列的。就这样，刘邦的五十六万大军，一朝便消失殆尽。
因而此战对项羽来说以完胜结局，在大的政治环境方面，原来投向刘邦的盟军此时又背叛刘邦，或则投靠项羽，如塞王，翟王。
有的则重新脱离刘邦的控制走向刘邦的对立面，如魏王豹，陈馀
虽然，这场战役以项羽的完胜而告终，但是，在最后一刻，项羽没有一鼓作气乘胜追击刘邦。
以至后来，刘邦逃往西边，占据荥阳成皋之地利，依靠关中汉中之资源，最后依靠优越的地理和物质资源以及项羽后方的游击战大师彭越，并且整个集团的优势力量，终于拖跨项羽，赢得天下。
当时，项羽命手下的一个将领丁公追击刘邦。
刘邦在彭城大战中大败而逃，丁公率兵在彭城以西追上了刘邦，两军短兵相接，刘邦急了。
回头对丁公说：“两条好汉难道要互相迫害吗？”
丁公明白，两脚踩船的道理，便带兵返回，刘邦因此突围而去。
不过后来项羽失败后，丁公拜见刘邦，刘邦把丁公带到军队中游行示众。
说：“丁公作为项羽的臣子却不忠诚，让项羽失去天下的人，就是丁公。”
于是刘邦杀死了丁公并说：“让后世做臣子的人不要效仿丁公。”
刘邦此次大败，众将皆怪罪韩信，但是刘邦却一再的说：
“这事不怪韩信，怪他大意了！