秦二世元年（公元前209）七月，朝廷征发闾左屯戍渔阳，陈胜、吴广为屯长。吴广、陈胜行至大泽乡（今安徽宿县东南），为大雨所阻，不能按期到达。按照秦法，过期要杀头。
在生死存亡的危急关头，陈胜毅然决定谋划起义。是夜，陈胜悄悄找另一位屯长吴广商议。吴广，阳夏（今河南太康）人，也是穷苦出身，他们虽然结识不久，但已是无话不谈的朋友。陈胜对吴广说：“这儿离渔阳还有上千里路程，怎么也不能按期抵达渔阳了，我们现在的处境，去也是送死，逃亡被抓回来也是死，与其都是死，还不如选择为国家而死，干一番大事业？”
陈胜接着又对时局进行了分析：“天下人已经苦于秦朝统治很久了，老百姓对秦王朝的苛捐赋税、募役刑罚已经到了难以忍受的程度。我听说二世皇帝胡亥是秦始皇的小儿子，本不应继位，该继位的是长子扶苏。扶苏贤能，却被二世无故杀害了。还有一位名人叫项燕，曾是楚国名将，战功卓著，又爱护士兵，很受人爱戴。现在老百姓并不知这两个人是生是死，我们何不以他们的名义号召天下人起来反抗秦朝的暴政呢？”吴广很佩服陈胜的胆略，觉得他的主意符合当时的人心，完全支持陈胜“死国”、“举大计”的决定。
古时候盛行预测吉凶的宗教迷信活动。陈胜和吴广经过一番谋划后，又专门找了一个算卦的卜问吉凶。聪明的卜者知道了他们的用意，便说：“ 你们的事业能成功，且能为百姓立大功。可是你们把事情向鬼神卜问一下吧”陈胜、吴广听后非常高兴，并从卜者的话中悟出了借鬼神“威众”的启示。于是，他们用朱砂在一块绸帕上写了“陈胜王（wàng）”三个大字，塞到渔民捕来的鱼肚子里。
戎卒们买鱼回来吃，发现了鱼腹中的“丹书”，都觉得惊奇。与此同时，陈胜又让吴广潜伏到营地附近一座荒庙里，半夜里在寺庙旁点燃篝火装作鬼火，模仿狐狸声音，大声呼喊“大楚兴，陈胜王（wàng）”！正在睡梦中的戎卒们被惊醒，十分惊恐害怕。第二天戎卒们交头接耳，都指指点点地看着陈胜。加之陈胜平时就待下属热情和气，又把陈胜的形象跟楚国复兴联系在一起，陈胜在戎卒们心中的威望就更高了。
吴广见时机基本成熟，于是趁两个押送士卒的军官喝醉，故意扬言逃跑，以激怒押送他们赴边的将尉。喝得醉醺醺的两个将尉果然大怒，责骂和鞭打吴广，引起士兵们不满，群起而哄之。吴广奋起夺下一名将尉佩剑将其杀死，陈胜也乘势杀了另外一名将尉。
随后，陈胜把900名戎卒召集在一起，大声说道：“我们在这里遇上了大雨，已不能按期抵达渔阳了，而误了期限大家都要被斩杀，即便侥幸不被砍头，戍守边塞十分之六七的人也要送命。再说好汉不死便罢，要死就要取得大名声啊！王侯将相难道有天生的贵种吗？ “
陈胜铿锵有力的一番话，说出了大伙的心声，戎卒们对秦王朝的满腔怨恨和愤怒如同冲溃了堤坝的洪水奔泻而出，齐声高呼：“我们愿听从您的号令！”于是大伙在陈胜、吴广带领下，袒露右臂作为标志，筑坛盟誓，按事先谋划，诈以公子扶苏、楚将项燕之名，宣布起义。陈胜自立为将军，以吴广为都尉，一举攻下大泽乡，接着又迅速攻下蕲县县城。中国历史上第一次大规模的农民起义战争就这样爆发了。
揭竿而起
大泽乡起义后不到一个月，起义军已经拥有战车六、七百辆，骑兵1000多人，步兵几万人。下了陈。陈曾是战国后期楚国的都城。起义军进城几天之后，号令召三老（秦时掌管教化的乡官）、地方上的豪杰都来商议大事。三老豪杰都说：“将军（指陈胜）身披坚执锐，伐无道，诛暴秦，复立楚国之社稷，功宜为王。”陈胜于是自立为王，国号“张楚”。张楚有张大楚国的意思。
这是因为这一地区正是当年楚国的旧境。百姓怨秦的暴政，自然怀念楚的过去。陈胜、吴广就是借被胡亥害死的扶苏以及受到楚人尊敬的楚将项燕的名义号召起义的。因此建立的政权也以“张楚”为号。陈胜自立为王，国号张楚，任命吴广为假王，率军西击荥阳，命武臣、张耳、陈馀北攻赵地，邓宗南征九江，周市夺取魏地。
张楚政权的建立，促进了全国范围内反秦斗争的高涨，各地百姓久苦于秦政，纷纷杀秦长吏，响应陈胜。六国贵族的残余势力，也纷纷起兵反秦。各地反秦力量的著名首领有刘邦、项梁、项羽、英布等人。
吴广率领起义军围攻荥阳不下，陈胜另派周文为将军西击秦。周文的队伍在进军咸阳途中，不断扩大，到达函谷关时，已有兵车千辆，战士几十万，起义军进抵距咸阳百来里的戏（今陕西临潼东北），秦二世令少府章邯把修建骊山墓的数十万刑徒和奴隶编成军队迎战。起义军接连受挫，周文自杀。随着反秦斗争的开展，起义军内部的弱点和矛盾也逐步暴露。陈胜滋长了骄傲情绪，听信谗言，诛杀故人，与起义群众的关系日益疏远。派往各地的将领也不听陈胜节制，甚至为争权夺利而互相残杀。如围攻荥阳的起义军将领田臧与吴广意见不合，竟假借陈胜之命杀死吴广，结果导致这支起义军的全军覆灭。
章邯解除了起义军对荥阳的包围后，倾全力向陈县猛扑。陈胜应战失利。秦二世二年十二月，陈胜退至下城父（今安徽蒙城西北），被叛徒庄贾杀害。陈胜部将吕臣率领苍头军，随即两度收复陈县，并处死庄贾。
秦朝灭亡
陈胜、吴广相继牺牲，使农民起义遭受暂时的挫折，但各地起义军仍继续进行斗争。以项羽、刘邦等人为首领的起义军，经多次重大战役，消灭了秦军的主力。公元前206年十月，刘邦的军队进抵灞上，秦王子婴奉皇帝符玺投降，秦王朝灭亡。