秦朝灭亡陈胜起义虽被镇压，但它播下的火种却还在迅速燃烧，不久，其他各路义军汇在一起，形成了更大的反秦高潮。陈胜失利撤出陈城时，他的部下召平正在奉命攻打广陵(今江苏扬州)，召平知道局势有变，马上渡江，假借陈王的命令封在会稽起义的首领项梁为上柱国，让他迅速西进，迎战秦军。
项梁、项羽率子弟渡江，在东阳遇到了陈婴，陈婴当时已拥有一支两万人的部队，他主动说服部下服从项梁指挥。项梁一路西下，渡淮后又接纳了英布、吕臣和蒲将军所领导的义军，当来到下邳(今江苏邳县境内)时，部队已发展到六七万人，成了一支强有力的反秦武装，项梁项羽趁机攻下薛城(今山东滕州境内)，暂时驻扎了下来。
当时盘踞在彭城(今江苏徐州)的原陈胜的部下秦嘉，不顾张楚政权的危难，竞擅自立故楚国贵族景驹为楚王，并企图用兵阻止项梁大军的西上。项梁严正指出秦嘉立景驹背叛陈王，大道不道，于是率军攻击秦嘉，追到胡陵(今江苏沛县境内)，秦嘉、最驹战败而死，其军归降。项梁收编秦嘉余部之后，正遇秦将章邯来侵，项梁遂派别将朱鸡石、余樊君率兵御敌，两军战于粟县(今河南夏邑)，余樊战死，朱鸡石逃至胡陵，后被项梁按军法处死。
刘邦在沛县起义后，在萧何、曹参、樊哙的帮助下，发展也很快，曾攻下胡陵、方舆(今山东金乡)，又大破秦泗川监平围攻丰邑的部队，并使雍齿守丰邑。在薛县再次大败泰军，斩杀泰泗川郴守壮。就在刘邦连连取胜之时，曾受陈胜派遣到北略魏地的周市，也南下至丰、沛一带扩展自己的势力。雍齿本就不愿追随刘邦，在周市的策划下竞奔刘邦而归周市，并自愿为魏守卫丰色。刘邦知道后大怒，回师猛攻丰邑不能获胜，只得暂时退守沛城，后经过三个月与秦兵的战斗和发展，部队很快增长到万人左右，刘邦自觉实力大增，再度用力攻打丰邑，但仍未攻下。这时正逢项梁、项羽率领的大军驻扎在薛城，刘邦为了自身发展，更是为了报复雍齿的背叛，乃北上至薛投靠了项梁，项梁给刘邦兵卒刘邦在项梁支持下，远逃至魏，刘邦终于收国了自己的根背领部队第三次国攻丰邑、雍齿成败出走，根据地。
秦二世二年(公元前)六月，项梁得知陈胜已死的确切清息，认为秦朝还有一定的实力，要想打垮秦朝，起义军就必须有一一个领导核心，由这个银导核心来统一指挥和秦军的作战，于是召集各路将领来薛城议事，共谋反秦大计。在会上，70岁的居郸(今安徽集县)人范增认为，秦灭大国，楚国是无罪的，尤其是楚怀王人秦不明，更是引起危人的怀念，井以“地鱼三户，亡秦必楚”的海言建议立能王后人为王，项梁采纳了范增的意见，在民间找到了一个名叫心的正在为别人牧羊的楚怀王的孙子，立为她怀王(即义帝)，建都盱眙《今江苏盱胎境内)，又以陈要为上柱国，封五县为食色，项果自号武信君，掌握军政大权，成为各路起义军的实际首领。
薛城之会标志着起义军的逐渐成熟，结束了以前各自为政、互不服从的混乱局面，加强了部队的凝聚力，为以后消灭秦朝打下了基础。
薛城之会后，反秦的战争迅速展开。秦将章那战胜陈胜后移兵向东，在临济(今河南封丘境内)周困魏王咎，魏王派周市向齐楚求救。齐王田儋、楚将项它隧周市前往教魏，但援军失利，齐王田儋及周市战死，魏王答也焚身自亡。田荣只得收其兄田儋的余部。退人东阿(今山东阳谷境内)，章邯也不肯放过，遂出兵包围东阿，田荣又面临灭亡的境地。二世二年七月。项梁率兵攻打亢父(今山东鄄城境内)，闻听田荣告急，马上挥军援助，击败凶恶的秦军，章部被迫两逃，与此同时，项羽、刘邦攻占城阴后出兵阻击西逃的章邯军。再一次重创这支秦军主力。章邯被迫退守濮阳(今河南濮阳)，八月项羽、刘邦转战攻打雍丘(今河南杞县)，在这里打破秦军，新杀三川那守李由，此时项梁也趁机攻战了定陶。
占镇定陶后，由于义军的节胜利，项梁则产生了轻致之心，都将宋义曾对他提防。但在大好的形势面市项联根本听不进去，章师在漫用体整后再加上秦又新增加的部队，大大地提高了战斗力，于是利用项梁轻敌不设防的明点，在黑夜对定南发动突然袭击，使起义军遭到了惨重的失败，项梁也在这次战斗中壮烈牺牲。定陶的谐落使义军又转入了被动，这时正在进攻陈留的项明、刘邦网讯后，立即与吕臣军向东撤退，在彭城一带集结。吕臣在影城东狂守，项羽驻扎在影城时，刘郑驻扎碣县(今安徽萧县境内)，形版可以互相自守、互相援助的精角之势，又把在盱胎的楚怀王接到影城。楚王封吕店为同徒，以其父吕青为令村，项制为长安谈，号为鲁公，以刘邦为鹏那长，封为武安侯，将码郡兵。
经过一系列调整，陷入窘迫局面的义军摆脱了秦兵的追击，保存了抗奏的有生力量，强化r领导权和军队指挥权，为今后的军事进攻创造了有利条件，好式章邯杀掉项梁后，认为楚地的义军已被消灭差不多了，剩下的对大局无是轻重，递率军渡黄河北上，与从边塞南撒的王离军汇合，共同击赵。章邯命令王离进攻赵的都城信都，赵军大败。赵王歇，张环等退至巨鹿(今河北平乡)境内，以孤城自守，王离席军团团围住巨鹿，企图将这个新建的赵国一举消灭。章邯驻扎在巨鹿南边，通过筑甬道向王离部队送粮食。陈余虽在常山收有数方兵，驻扎在巨鹿的北边，由于害怕泰兵的威势而迟迟不敢向秦军发动进攻。赵王歌在万般无奈的情况下，只得四处求救，数次遭使人楚，希望怀王能够早发救兵。
怀王见到楚使，决定出兵救赵，以宋义为上将军，项羽为次将，范增为末将，宋义统领诸别将，具体指挥救赵的各项军事活动。于是宋义率领数万楚军，浩浩荡荡，向北进军，行至安阳(今河南安阳)，突然停了下来，竟一连逗留了46天。项羽见此心中火急，多次建议应迅速渡漳河北上，并采用楚击其外、赵应其内、内外夹攻的战术，打败暴虐的秦军，但宋义不但不听，还批评项羽不懂军事，等泰、赵双方渡江时再进兵出击。宋义怯战、不但不敢出兵，还利用关系把他的儿子送到齐国为相，又不顾岁饥民贫、军中无粮，天天饮酒作乐。项羽实在忍无可忍，才借早晨朝见宋义的机会，杀掉了这个误事的将领。将士们见宋义已死，立即推举项羽代为上将军，使桓楚回报楚怀王，怀王遣使命项羽为上将军，令其统帅救赵大军。
项羽先派英布和潮将军率两万人渡过漳河，直奔巨鹿，虽没有取得大的成果，但毁掉了章那运粮的角道，使王离的军队无法得到军粮补充。接着项羽统领全军急渡漳河，并下令砸掉饭锅，船沉河底，每个士兵只能带三天的干粮，以示拼死奋战的决心，这就是成语“破釜沉舟”的由来。项羽以迅雷不及掩耳之势向王离军发动猛烈进攻，主将项羽马当先，秦兵纷纷倒下，战士无不以一当十，杀声震天，经过数次激战，泰军一败涂地，秦主将王离被俘，副将苏角战死，涉闲不肯降楚，自焚殉命。章邯也不得不引兵退却。项羽破秦后，程见教起的各路诸侯将领，这些将领都为项羽的英雄豪气所摄服，个个以腺爬行，不敢拾头仰视。从此，项羽被推为诸侯上将军，成为当时各路义军公认的统领。秦军大败的消息传到咸阳，二世马上派使者到棘原(今河北平乡)责同章邮，章邯恐惧，派进长史词马欣到成阳请示，赵高不予接见，并有不信任之意，司马欣由于害怕，快速返回原地，对章邯说：赵高用事，威妒忠良，今战不胜，必死，战胜也要受到猜忌，恐也不能脱罪，希望章邯能够版出决断。
此时陈余也写信劝章邯投降，章邯犹豫不决之时，项羽又派蒲将军在漳水之南击破秦军，项羽也亲自带兵在汗水(今河北临漳境内),大败秦军，此时的章邯战不能胜，退不能回，陷人了内外交困的绝境。项羽也感到自己的军粮不足，继续作战也不能取得更多利益，于是在二世三年七月，在海水之南的殷墟(今河南安阳境内)接受了章邯及其部将司马欣、董翳的投降，项羽封章邯为雍王，安置在楚军中，司马欣为上将军，率秦军为前锋向关中进军，行至新安(今河南新安境内)，项羽恐秦卒尚多，内心不服，一旦发生变乱，后果不堪设想，遂下令将秦20余万降卒坑杀于新安城南。
巨鹿之战历时近9个月，项羽以大无畏的精神，以少胜多，歼灭了王离的军队20余万，取得了反秦斗争中决定性的胜利，又收降了章邯部队20余万，秦的主力已丧失殆尽，使战局发生了根本性的变化，并为刘邦顺利人关、彻底推翻秦朝统治提供了极为有利的条件。