前锋与项羽交锋，作战不利，向后退却，孔将军孔藂、费将军陈贺从左右两边纵兵夹击，楚军不利，韩信乘势再次攻上去，大败楚军于垓下。楚军在垓下退入壁垒坚守，兵少食尽，被汉军重重包围，夜晚听到汉军从四面传来楚国歌声，项羽大感震惊，认为楚地已经被汉军全部占领。项羽带着几百人马突围，被汉军一路追击，最终项羽逃至东城县乌江之畔自刎而死，柴武被正式定封为棘蒲侯，其食邑数量失考。
韩王信再次勾结冒顿率领匈奴骑兵入侵驻扎在参合城，对抗汉朝，刘邦派遣柴武带兵前去迎击，柴武先写信给韩王信说：“陛下宽厚仁义，诸侯即使有过背叛逃亡，但当他们再度归顺时，总会恢复原有的爵位名号，并不加诛杀。这些都是大王您所知道的，现在您是因为战败才逃往匈奴的，并没有大罪，您应该赶快来归顺！”
韩王信回信道：“陛下把我从里巷平民中提拔上来，让我南面称王，这对我来说是万分荣幸的。在荥阳之战中，我不能以死效忠，而被项羽关押，这是我的第一条罪状。等到匈奴进犯马邑，我不能坚守城池，而献城投降，这是我的第二条罪状。现在反而为敌人带兵，和将军争战，争这旦夕之间的活头，这是我的第三条罪状。文种、范蠡没有一条罪状，仍然一个被杀一个逃亡；现在我对陛下犯了三条罪状，还想在世上求取活命，这是伍子胥在吴国之所以被杀的原因。如今我逃命隐藏在山谷之间，每天都靠向蛮夷乞讨过活，我的思归之心，就如同瘫痪的人不能忘记起立行走，眼盲的人不能忘记睁眼视物一样，只不过情势不允许罢了。”于是，两军交战，柴武屠平参合城，将韩王信斩杀。
柴武平定了诸吕之乱后，商议迎立代王刘恒为皇帝，代王刘恒驱车到了渭桥，群臣都来拜见称臣，太尉周勃于是跪着奉上天子玺符。刘恒辞谢说：“到了代王府邸再商议吧。”于是，车马疾驰进入代王府邸，群臣也随从抵达，丞相陈平、太尉周勃、大将军柴武、御史大夫张苍、宗正刘郢客、朱虚侯刘章、东牟侯刘兴居、典客刘揭等人全都再次跪拜进言称：“皇子刘弘等人都不是孝惠帝的儿子，不应当事奉宗庙。我们恭敬地与阴安侯（刘邦大嫂）、顷王后（刘邦二嫂）、琅邪王（刘泽）以及宗室、大臣、列侯、二千石以上的官员商议，大家都说：‘大王如今是