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秦末，相县有项梁、项羽（胡军饰）叔侄两人，他们系楚国名将之后，阴蓄反秦大志。同县有一美女虞姬（杨恭如饰），为秦将所虏，项羽救之，两人相识并产生好感。离相县不远的沛县有一刘邦（肖荣生饰），三十七、八岁末娶，游手好闲，但结交萧何等一帮豪杰。他为亭长后，娶吕雉（吴倩莲饰）为妻。不久陈胜起义，刘邦、项羽乘时相继起兵反秦。两人初次相逢于襄阳城外，一见如故，相敬相惜。项梁听谋士范增言，立故楚宗室心为楚怀王。刘、项共拥之。后项梁为秦章邯部所杀，项羽报仇心切，率兵北伐章邯。巨鹿一战，项羽大破秦兵。章邯四十多万精粹或死或降。但这时项羽坑杀二十多万投降秦兵，留下残暴恶名。趁项羽攻打秦兵主力，刘邦率先攻入关中，秦王婴投降，刘邦遂取下秦都鹹阳。因在前楚怀王曾有先入秦关者封王之约，刘邦和吕雉都希望成为关中王和王妃。范增知道刘邦胸藏大志，劝项羽杀刘邦。项羽表面凶暴，实则忠厚，鸿门宴上不忍加害，刘邦逃过一命。
项羽与虞姬早已两心相许，只因项梁之死而推迟婚期。项羽破秦，虞姬却被掳入秦宫，直至入关后仍不知其下落。因此项羽一怒之下，烧了秦宫，无意中却救出虞姬。劫后重逢，两人分外高兴。项羽希望荣归故里，不听范增之谏，自封西楚霸王，都彭城；而封刘邦汉王，都西蜀；又把章邯等三人分王三秦，防刘邦东进。刘邦入蜀，吕雉却被当做人质留在楚都，因此对刘邦心生怨恨。她见项羽、虞姬婚后两情缱绻，嫉妒之余，难抑对项羽的爱恨。项羽不为所动。项羽部下韩信不为重用，弃楚投汉。经萧何推荐，刘邦拜韩信为大将军。韩信以“明修栈道、暗渡陈仓”计攻下三秦，又挥师东进。趁项羽北伐齐国，刘邦先取下彭城，但转眼彭城一役，全军覆没，彭城得而复失。
项羽回师，又掳吕雉和刘邦父太公，救回虞姬。两军在荥阳一带对峙经年，互有胜负。其间，范增曾献计，以烹杀吕雉和太公胁逼刘邦退兵，刘邦却以“分我一杯羹”答之。项羽终不忍杀吕雉和太公。刘邦自荥阳城脱险后，又依张良计，离间项羽和范增臣主关係。虞姬屡劝不果，范增含愤而死。刘邦对韩信既用又防。韩信破了魏、赵、齐三国，受封为齐王之后，挥师来援。汉军与楚军强弱易势。双方言和，以放回吕雉和太公为条件，划定楚河汉界，各自退兵。
吕雉被拘楚营多年，刘邦淫心不改，并先后纳曹女、薄妃、戚女为妃。为此她耿耿于怀并曾与审食其偷情。归汉之时，她甚至对楚营和项羽产生眷恋。刘邦迎回父亲和妻室之后，又毁约东进，楚、汉战于垓下。韩信以“十面埋伏”计击败项羽；紧接汉军又依张良“四面楚歌”计，令楚军逃散。值项羽身边最亲近的项伯、钟离眛、季布等也相继离去之时，唯虞姬和乌骓马陪伴。项羽感动不己，他以为人生至此无憾。虞姬歌罢自刎，临死嘱项羽突围。项羽突围至乌江边上，乌江亭长驾舟请项羽过江，项羽谓无颜见江东父老，痛呼苍天因何成刘邦而亡自己之后，自刎而死。刘邦即将登基，吕雉也将圆皇后之梦，两人厚葬项羽和虞姬。举丧之日，刘邦夫妇回想昔日与项羽、虞姬相处情景，禁不住百感交集，其中也包含某种失落。但这一切很快被历史烟云遮蔽。

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影片拍摄过程中突遇恶劣天气，为了使影片富有历史的凝重感，影片特选冬季开拍。剧组辗转宣化、易县、涿洲等地，在零下十多度的气候下，加上漫天飞舞的风沙，一天下来，剧组每一个工作人员都变成了‘秦佣’。外景难拍，内景亦不好受。因为实在太冷，即使在棚里，演员说话还是‘口吐白烟’。为了解决这个问题，吴倩莲、杨恭如不得不喝冷水含冰块再开口说话，想想在零下十几度还要‘吃冰’方可达到拍摄效果，演员们是遇到多大的艰辛。而该剧后期製作请来了好莱坞製作公司更是让该剧成为了国际级视野及製作水平的国产史诗式历史巨献，

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此剧为我国第一次尝试数字形式拍摄，从楚河汉界到破釜沉舟、指鹿为马、登坛拜将等，台词很有创意，既避开港剧那种无厘头式的幽默，又不同于记事片那样枯燥乏味平白直叙。（新浪网评）

《楚汉风云》是以楚汉这段历史为背景，多侧面、多角度地表现了刘邦和项羽从联手抗秦到分庭抗礼直至楚汉争霸的故事，而剧中虞姬的坚贞和柔情亦让人感叹连连。（凤凰网评）