秦始皇病死沙丘後，秦二世胡亥即位，他任用趙高，復作阿房宮，盡征材士五萬人屯衛鹹陽，令教射狗馬禽獸，又“更為法律”，厲行督責，用法更為刻深。以至 “刑者相半於道，而死人日成積於市”，不少秦始皇的舊臣和秦宗室，由於趙高的誣陷被殺害，統治階級內部矛盾也日益尖銳。至二世末年，形成了“群臣諫者以為誹謗，大吏持祿取容，黔首振恐”的社會危機。
秦二世元年（前209）七月,征發閭左九百人屯戍漁陽，陳勝、吳廣為屯長。陳勝（？～前208）字涉,陽城（今河南商水西南）人，早年為人傭耕。吳廣（？～前 208）字叔,陽夏（今河南太康）人，也是貧苦農民。他們行至大澤鄉（今安徽宿縣東南），為大雨所阻，不能按期到達。按照秦法，過期要殺頭。陳勝、吳廣便利用 “魚腹丹書”、“篝火狐鳴”等計策發動戍卒起義,提出 “大楚興，陳勝王”的口號。陳勝鼓動戍卒說：“壯士不死即已，死即舉大名耳，王侯將相寧有種乎！”於是自立為將軍，以吳廣為都尉，用秦始皇長子扶蘇和楚將項燕的名義號召群眾起義。
起義軍迅速攻下蘄縣（今安徽宿縣南）。陳勝派葛嬰率兵東進，同時以主力攻占□(今安徽宿縣西南)。□ （今河南永城西）、苦（今河南鹿邑東）、柘（今河南柘城北）等縣。廣大農民“斬木為兵，揭竿為旗”，踴躍參加起義隊伍。當義軍進據陳縣（今河南淮陽）時,已擁有步兵數萬，騎兵千余，車六七百輛。陳勝召集當地三老豪傑商議大計，魏國名士張耳、陳余勸他立六國之後，以爭取舊貴族的支持，陳勝不聽，自立為王，國號 “張楚”，任命吳廣為假王,率軍西擊滎陽,命武臣、張耳、陳余北攻趙地，鄧宗南征九江，周市奪取魏地。
張楚政權的建立，促進了全國範圍內反秦鬥爭的高漲,各地百姓久苦於秦政,紛紛殺秦長吏，響應陳勝。特別是楚國舊境，數千人為聚的不可勝數。驪山刑徒英布與番陽令吳芮聯兵數千人起義。東陽少年殺掉縣令，推舉陳嬰為長，隊伍迅速發展到兩萬人。秦嘉、朱雞石等人起兵包圍郯城。當過秦泗水亭長的劉邦（見漢高祖劉邦）在沛縣豪吏蕭何、曹參等人擁戴下，殺掉沛令，迅速組成壹支二三千人的武裝。與此同時，六國貴族的殘余勢力也紛紛起兵反秦。如齊國貴族後裔田儋擊殺狄令，自立為齊王，楚國貴族後裔項梁、項羽叔侄也襲殺會稽守殷通。項梁自立為會稽守，以項羽為裨將，很快聚集了壹支八千人的子弟兵。其他如原楚國的貴族房君蔡賜，孔丘的八世孫孔鮒等，也投奔張楚政權。
吳廣率領起義軍圍攻滎陽不下，陳勝另派周文為將軍西擊秦。周文的隊伍在進軍鹹陽途中，不斷擴大，到達函谷關時，已有兵車千輛，戰士幾十萬，起義軍進抵距鹹陽百來裏的戲（今陜西臨潼東北），秦二世慌忙令少府章邯把修建驪山墓的數十萬刑徒和奴隸編成軍隊迎戰。起義軍由於缺乏戰鬥經驗，又孤軍深入，接連受挫，周文自殺。
隨著反秦鬥爭的開展，起義軍內部的弱點和矛盾也逐步暴露。陳勝滋長了驕傲情緒，聽信讒言，誅殺故人，與起義群眾的關系日益疏遠。派往各地的將領也不聽陳勝節制,甚至為爭權奪利而互相殘殺。如武臣到邯鄲,自立為趙王，以陳余為大將軍，張耳為丞相。陳勝命他率兵入關支援周文，他卻抗命而派韓廣略取燕地。韓廣在燕地舊貴族的慫恿下，也自立為燕王。周市至魏地，立魏國舊貴族寧陵君咎為魏王。圍攻滎陽的起義軍將領田臧與吳廣意見不合，竟假借陳勝之命殺死吳廣，結果導致這支起義軍的全軍覆滅。
章邯解除了起義軍對滎陽的包圍後，傾全力向陳縣猛撲。陳勝親自督軍應戰，不幸失利。秦二世二年十二月，陳勝退至下城父（今安徽蒙城西北），被判徒莊賈殺害。陳勝部將呂臣率領蒼頭軍,隨即兩度收復陳縣,並處死莊賈。 陳勝、吳廣相繼犧牲，使農民起義遭受暫時的挫折，但各地起義軍仍繼續進行鬥爭。陳勝部將召平，假借陳勝名義，封項梁為上柱國，命其領兵西向擊秦。項梁率軍渡過江、淮時，先後與陳嬰以及英布、蒲將軍率領的起義軍匯合，隊伍擴大到六七萬人。項梁得到陳勝犧牲的消息後，召集各路義軍將領在薛縣會商，並接受謀士範增建議,立楚國之後為王,以資號召。隨即在民間找得為人牧羊的楚懷王之孫名心的立為王，仍稱楚懷王。項梁率領起義軍大敗秦軍於東阿（今山東陽谷東北），又派劉邦、項羽攻下城陽（今山東菏澤東）。劉邦、項羽在濮陽、定陶、雍丘（今河南杞縣）等地接連打敗秦軍，斬秦三川守李由。項梁在取得壹系列勝利後，驕傲輕敵，被章邯偷襲以至犧牲。劉邦、項羽和呂臣引兵退守彭城（今江蘇徐州）和碭（今安徽碭山南）。
章邯破項梁軍後，又移兵擊趙。命王離、涉間率兵包圍巨鹿。楚懷王派宋義為上將軍，項羽為次將，率師救趙。宋義到達安陽後,宴飲高會,留四十六日不進。項羽建議迅速進兵，遭到拒絕，於是殺死宋義，被楚懷王任命為上將軍。他隨即派遣英布、蒲將軍領兵兩萬先行救趙。隨後命全軍渡過漳河，破釜沈舟，持三日糧，以示必勝無退的決心。起義軍經過九次激戰,大敗秦軍,殺蘇角、虜王離。之後，蒲將軍和項羽又在漳南和□水上再破秦軍。章邯見大勢已去，又怕被趙高陷害，遂率余眾投降。
在項羽率師救趙的同時，楚懷王又命劉邦率領所部西行入關，攻打鹹陽。當時秦軍主力已開赴趙地，西線空虛,劉邦的軍隊得以順利進展。他采納陳恢的建議,實行招降政策，秦朝的地方官吏紛紛歸順。因此，劉邦迅速攻下武關，直趨關中。秦二世三年八月，趙高脅迫胡亥自殺，立子嬰為秦王。子嬰謀殺趙高，派兵距守□關。劉邦繞過□關，大敗秦軍於藍田。公元前206年十月,劉邦的軍隊進抵灞上，秦王子嬰奉皇帝符璽投降，秦朝滅亡。
由陳勝、吳廣發動的秦末農民大起義，推翻了秦朝的黑暗統治。在中國歷史上第壹次顯示了封建社會農民階級的偉大力量。陳勝和吳廣雖在起義不久即先後犧牲，但秦朝的滅亡是和他們首倡起義的功績分不開的。