起義軍迅速攻下了好幾個縣城，由於不斷有百姓參加，部隊發展得很快，當攻占陳縣(今河南睢陽)時，已擁有步兵數萬，騎兵千余，戰車六七百輛，陳勝就自立為王，國號張楚(意為張大楚國)，任命吳廣為假王，率軍向西進攻滎陽(今屬河南省)，命武臣、張耳、陳余等北伐趙地，鄧宗南征九江郡(治所壽春，即今壽縣)，周市奪取魏地。在全國範圍內，尤其是舊楚國境內，百姓和舊貴族也紛紛起兵反秦。
吳廣圍攻滎陽不下，陳勝另派周文為將軍西向擊秦。當周文進抵戲(今陜西臨潼東北，離首都鹹陽僅百余裏)，秦二世才慌忙令少府章邯將修築秦始皇墳墓的刑徒和奴隸編成軍隊迎戰。義軍由於缺乏戰鬥經驗，又孤軍深入，接連受挫，周文自殺。
隨著反秦戰爭的發展，起義軍內部的弱點和矛盾也逐步暴露出來，陳勝變得驕傲，聽信讒言，誅殺故人，與起義群眾日益疏遠，派往各地的將領也不再聽從他的節制。圍攻滎陽的假王吳廣也與義軍將領田臧意見不合，田臧竟假藉陳勝的命令殺死吳廣，結果導致這支隊伍全軍覆滅。章邯既在滎陽獲勝，乘勝猛撲陳縣，陳勝接戰不利，突圍逃至城父(今安徽蒙城西北)，為叛徒莊賈殺害。此後陳勝的部將呂臣率領的蒼頭軍雖兩度收復陳縣，處死莊賈，但張楚政權已不復存在。陳勝、吳廣起義雖不到壹年而敗亡，但因此而在全國燃起反秦烈火，不久就推翻了秦王朝的統治。