公元前202年,项羽刘邦在垓下遗址决战。楚汉战争后期,项羽率十余万大军退至垓下,以河为屏,堆土为营,深堑拒敌。韩信十面设伏,迫使项羽节节挫败,疲于奔命,又令各营夜奏楚乐,四面楚歌令项羽军心涣散。项羽见大势已去,夜率八百子弟垓下突围,败至乌江,自觉"无颜见江东父老",遂乌江自刎,年仅三十一岁。垓下之战,是楚汉相争中决定性的战役,它既是楚汉相争的终结点,又是汉王朝繁荣强盛的起点,更是中国历史上具有里程碑意义的转折点,它结束了秦末混战的局面,统一了中国,奠定了汉王朝四百年基业。
西汉时,曾在此设洨国,后设洨县,垓下遗址作为治所。
20世纪50年代,垓下遗址被发现。1976年12月,在城址南墙外曾一次出土了3856枚楚国铜贝币--蚁鼻钱。1991年5月11日,固镇县文物部门在城址南一公里处抢救清理处二座石室墓M2,M3。2007年,为了明确遗址的年代和内涵,编制遗址保护规划,经国家文物局批准,由安徽省文物考古研究所主持、固镇县文物管理所配合,开始对遗址进行钻探和第一次发掘。2008年-2009年,安徽省文物考古研究所、固镇县文物管理所连续对遗址进行了发掘工作,3次发掘共揭露面积1000余平方米。2021年经国家文物局批准,由安徽省文物考古研究所和山东大学主持、固镇县文物局和垓下遗址管理中心配合,对遗址进行1000㎡的发掘。