田横平定齐国三年后，听说韩信要攻打齐国，便派将军华毋伤、田解在历下驻军抵抗。这时刘邦又派出使者郦食其，前来游说齐王田广和国相田横，希望齐国与汉联和。田横同意了，历下的齐军也放松了警惕，饮酒祝贺与汉军订立盟约。万万没想到，韩信趁此机会在平原渡过黄河，突袭驻扎在历下的齐军，并攻进临淄。田广、田横大怒，认为郦食其欺骗他们，将郦食其烹杀。然后田广向东逃往高密，田横逃往博阳，代理相田光逃往城阳，将军田既带兵逃到胶东。
楚国派龙且前来救援，与田广在高密会合。汉将韩信、曹参打败并斩杀龙且，俘虏齐王田广。同时灌婴追击并擒获田光。田横听到齐王的死讯，便自立为齐王，并反击灌婴。灌婴在赢下打扮败了田横。田横逃往梁地，投奔彭越。当时彭越驻守在梁地，保持中立，既可以向汉，也可以向楚。韩信又率领汉军在胶东打败并斩杀田既，灌婴在千乘打败并斩杀齐将田吸，汉军终于平定齐国。
一年后，刘邦建立汉朝，封彭越为梁王。田横害怕被杀，与手下将士五百余人渡过大海，盘踞在一个海岛上。刘邦听说后，考虑到田横兄弟在反秦起义中，首先平定齐国，深得齐国民心，如果放任田横在海岛上发展，担心以后还会发生变乱。于是派出使者去赦免田横，召田横到洛阳来。
田横谢绝说：“我烹杀了陛下的使臣郦食其，听说他的弟弟郦商现在担任汉将，受到重用。我恐惧，不敢奉诏，我愿意做一个平民，住在海岛。”使者回来报告，刘邦诏命郦商说：“齐王田横即将到来，谁敢动他的随从人员，灭族！”刘邦再次派出使者，持符节传达皇帝的诚意：“田横要是愿意归附，那么大则封王，小则封侯。不归附，朝廷将派大军剿灭。”于是田横带着两位门客，乘坐传车来到洛阳，朝见刘邦。
离洛阳还有20里左右的时候，田横向使者说：“人臣要见天子，须先沐浴一番。”于是在驿站停留下来。田横对门客讲：“当初田横与汉王一同起义，一样南面称孤。今天，汉王做得天子，田横却伦为亡命天涯的罪人，还要向他称臣。这种耻辱，我不能忍受。再说，我烹杀了人家的兄长，现在又要与他弟弟一起侍奉汉王，就算天子有诏命，无人敢动我，我难道心中无愧？陛下想要见我，无非是想看一下我的面目。现在陛下在洛阳，斩下我的头颅，快马飞驰三十里，面目不会改变，还能看得清楚。”说罢，拔剑自刎。
门客带着田横的头颅，跟随使者快马赶往洛阳，送予刘邦。刘邦感叹道：“英雄啊，以布衣起兵，兄弟三人先后称王，可谓贤者！”刘邦为田横的壮举所感动，流下眼泪，任命送田横头颅来的两位门客为中尉，调集两千军人，以王者礼为田横下葬。
葬礼完毕，两位门客在墓冢旁自掘墓穴，拔剑自刎。刘邦听到这样的结果，大吃一惊，意识到田横的门客都是贤者。又听说还有五百人仍然在海岛上，便派出使者，征召这些贤者。听到田横的死讯，这些门客全部自杀。刘邦浩叹，田横兄弟赢得士子归心，如果他们不是已经全部死亡，那么天下是不是归刘氏所有，还很不一定。
如今，田横当年与五百壮士盘踞的岛屿，已被命名为田横岛。岛上最高峰有他的巨型雕像，还有五百义士墓，每年有大量闻名而来吊唁的人群。田横及其五百士成为历代文人诗文吟咏、感怀的对象，成为人生高节、大义的化身，成为民族存亡接续、激励国人抵御外侮，奋勇抗争的不死精神。大师徐悲鸿有一副花费两年心血的名作《田横五百士》，就是取材于田横故事。当时正值日寇入侵，大师意在通过此画，歌颂宁死不屈的精神，歌颂中国人民自古以来所尊崇的“富贵不能淫，威武不能屈”的品质，以激励广大人民抗击日寇。