秦二世胡亥变本加厉的残暴统治终于点燃了反秦起义的烽火。前209年，被发往渔阳戍边的陈胜、吴广打着“大楚兴，陈胜王”的口号，揭竿而起，筑坛盟誓，诛伐暴秦，建立张楚政权。虽然最后因为内部矛盾导致起义失败，但反秦起义的火种却并没有熄灭，反而迅速形成了燎原之势。
大泽乡起义
刚刚结束兼并战争的大秦帝国，在还没有来得及休养生息的时候，就被迫又开始了高速运转。秦始皇建宫殿、筑长城、修驰道、北击匈奴、南越用兵等，无不消耗大量人力和财力，极度透支着大秦帝国的生命。秦二世胡亥即位不到半年，就重新开始修建骊山陵、阿房宫，同时征发五万兵丁屯守咸阳，苛捐重赋、严刑酷法，比秦始皇有过之而无不及，人民生活苦不堪言，反秦势头愈演愈烈。
前209年七月，一支前往渔阳戍边的队伍被大雨困阻在泗水郡蕲县大泽乡（故地在今安徽宿州市东南）。这是从帝国中南部各郡征调的戍卒，约九百人，由阳城（故地在今河南登封县）人陈胜和吴广率领。陈胜其人，关于他起兵之前的事，历史记载很少，只知道他年轻时候曾经受雇为人耕田，但他并不甘心就这样种一辈子地。有一次他对耕田的同伴说：“苟富贵，勿相忘！”其他人笑他这话太痴傻：“为人种田怎么会富贵发达？”陈胜不以为然：“燕雀安知鸿鹄之志哉？”这就可见陈胜的心志。吴广，字叔，阳夏（故地在今河南太康）人，出身与陈胜类似。
大雨滂沱不止，道路泥泞不堪，队伍根本无法前行，若是不能按时到达渔阳，就要被依律处斩。眼看着抵达日期一天天临近，人们越来越焦躁不安。走投无路的陈胜和吴广私下商量：“预期抵达渔阳已经不可能了，现在逃跑兴许会是一条路，但弃军逃亡也是死罪。逃亡是死，举事起义也是死，同样是死，与其死于逃亡受刑，不如死于大事国事！”
起兵必要先正名。陈胜提议：“现在百姓遭受秦暴政之苦已经很久了。我听说二世是始皇幼子，本来当不上皇帝，长子扶苏才是皇位继承人。扶苏因为屡次劝谏始皇，被发配到边疆监军将兵，听说他无罪却被二世杀了。百姓大多知道他的贤明，却不知道他已经死了。楚国名将项燕爱护士卒、军功卓绝，楚人都怀念他，现在有人以为他已经战死，但也有人以为他逃亡在外。若是我们打着扶苏和项燕的名义，必定会天下响应！”吴广深表赞同。
两人决定先找人为此事占卜，卜者深知其意，便说：“二位所谋之事皆会成功。不过，二位何不卜问于鬼？”陈胜、吴广闻言心喜，“卜问于鬼”意思是说借助鬼神立威。于是，两人在帛布上用朱笔写上“陈胜王”三字，偷偷塞到打捞上来的鱼腹里，戍卒买鱼烹食时，发现了帛书，很是惊奇。当夜，吴广潜入戍卒驻处附近荒野丛林中的神祠里，点起篝火，学狐狸的声音大叫：“大楚兴，陈胜王。”戍卒们听到更加惊讶。白天怪鱼、夜里闹鬼，众人越发惊恐。等到天亮，陈胜已经成为众人眼中的“焦点”人物了。
当天中午，吴广趁两名押送戍卒的秦尉喝醉酒，扬言要逃亡，故意激怒秦尉。果然，秦尉大怒，当众鞭打吴广，并拔剑威吓，旁边的戍卒们都为吴广抱不平，群情激奋。吴广乘势夺剑，在陈胜的配合下，杀死两名秦尉，一时间众戍卒大乱。陈胜、吴广召集众人说：“大家遇雨失期，失期当斩，即使不被处死，戍边者十有六七也是死。壮士不死而已，死就死得大义堂皇，王侯将相，宁有种乎！”这番慷慨激昂的话赢得了全体戍卒的热烈响应。于是，众人搭起祭坛，以两名秦尉的首级献祭，九百人袒露右臂，宣誓复兴大楚，诈称公子扶苏、项燕，号称大楚。陈胜自立为将军，吴广为都尉。
胜利进军
陈胜、吴广带领起义军首先攻占了驻地所在的大泽乡，接着攻占大泽乡所在的蕲县城。蕲县是楚国的故土，楚将项燕在此战亡。陈胜、吴广以项燕和复兴楚国的名义起兵蕲县，获得蕲县民众的积极拥护。蕲县成为陈胜大军的第一个根据地，此时，起义军已有战车六七百乘，骑兵千余人，步兵数万人。陈胜做了东西分进的军事部署：东进军由葛婴率领，向蕲县以东和以南的地区发展；西进军由陈胜、吴广统领，攻克蕲县的西北邻县铚县（故地在今安徽宿州西南），继续向西北前进，攻占（故地在今河南永城西），接着折向东南，攻占谯县（故地在今安徽亳县），然后西进，攻占陈郡郡治陈县。
攻占陈县后，陈胜召集陈县的父老豪杰，商议反秦大计。陈县父老建议陈胜：“应该称王复兴楚国，以复兴楚国的名义号召天下，伐无道，诛暴秦。”于是，陈胜、吴广乃立为王，国号张楚。张楚政权的建立，促进了全国反秦斗争的高涨，各郡县苦于秦暴政者，都纷纷起事杀死长吏，秦嘉、朱鸡石起兵于淮北，项梁、项羽起兵于江东会稽郡，刘邦起兵于沛县，英布、吴芮起兵于番阳（故地在今江西波阳东北），陈婴起兵于东阳，都响应张楚，共同复楚反秦。六国旧贵族，如魏国王室后裔魏咎、楚国的封君蔡赐、魏国的名士张耳和陈馀等，都纷纷汇集到陈胜麾下。
陈胜以陈县为中心，迅速向全国分兵略地。
首先，在北线上：一路以武臣为将军，邵骚为护军，张耳、陈馀为左右校尉，率兵三千北上进攻燕赵两地；一路以周为将军，北向进攻原魏国地区——砀郡和东郡（故地在今河南东部、山东西部一带）。
其次，在东南线上：在安排葛婴徇蕲以东之后，又增派邓宗进攻秦九江郡（郡治今安徽寿县）。
第三，在西线上兵分三路：一路以吴广为假王，统领楚军主力沿三川东海大道西进，直趋荥阳，荥阳是秦在关东的重要军事基地，附近有贮粮基地敖仓；一路以周章为将，率军经过颍川，过函谷关，直捣咸阳；第三路以宋留为将军，领兵南向进攻关中的南大门——南阳郡西部的武关，同样指向咸阳。
第四，以召平为将，攻取广陵方向（今江苏扬州一带）。
这个军事部署基本上奠定了以后秦楚之间的军事战争形势。各路起义军在各地反秦势力的支持下攻城略地、所向披靡，很快占据了关东的大片土地与郡县。其中，吴广率军进攻荥阳时，遇到了秦军的顽强抵抗，久攻不下。而周文军迅速穿过颍川、三川两郡，直趋关中，到达函谷关时，已有战车千乘，兵数十万人。
起义失败
前209年九月，周文军一举攻下了函谷关，进入距咸阳百来里的戏（故地在今陕西临潼东北），逼近咸阳。惊慌失措的秦二世急忙令少府章邯应战，章邯将修建骊山陵的数十万刑徒编成新军，抵抗周文军的进攻。由于章邯率军经验丰富、意志顽强，这支临时拼凑起来的军队竟然大败周文军，周文缺乏后援，被迫退出关中，屯兵曹阳。
得知周文军退出关中，攻占邯郸的武臣等人意识到反秦战争可能会持久化。在谋士张耳和陈馀的策动下，武臣在邯郸称赵王，任命张耳为右丞相，邵骚为左丞相，陈馀为大将军，赵国复国，建立起独立的政权。当陈胜下令“武臣兵西入关增援周文”时，武臣拒不执行。
周文在曹阳等了两三个月，却不见援兵，被章邯军打得溃不成军，周文战败自杀。自此，张楚政权反秦的形势急转直下。章邯击败周文后，继续东进，与据守荥阳的李斯之子李由夹击吴广军。这时，副将田臧假称陈胜的命令，杀了吴广。陈胜知道此事后，不但没有处罚田臧，反而赐他“楚令尹印，使为上将”，在这件事上，陈胜犯下了赏罚不当的错误。田臧杀吴广之后继续围攻荥阳，结果被章邯所败，田臧败死于敖仓。周文、吴广的两支西征军是张楚军的主力，他们的失败，是张楚政权的重大损失，也是张楚军由胜而败的一个转折点。
武臣军的背叛只是反秦战线分裂活动的一个代表而已。当初张楚反秦起义军中混有很多六国旧贵族势力，这些贵族势力更倾向于利用农民起义军的力量来达成复国的目的，所以他们趁着领兵攻打秦军的机会，纷纷霸占故国，自立为王，公开与张楚政权分庭抗礼，不服从陈胜调遣，在农民起义军受到围剿时也袖手旁观，直接导致了张楚军的战败。除了武臣恢复旧赵、韩广恢复旧燕之外，周也拥立魏国王室宁陵君咎为魏王，恢复旧魏，进攻齐地的田儋看到其他旧诸侯国都反秦自立，于是也自立为齐王。
反秦战线的分裂与张楚军主力的战败，大大削减了张楚政权的实力。章邯迅速移兵陈县，陈胜亲自率军抵抗，结果战败，退至城父。前208年冬天，御者庄贾杀陈胜后降秦。陈胜、吴广起义宣告失败。
