在起义军的号召下，各地郡县纷纷举兵起义，反抗秦廷暴政，杀了当地的县长、县吏，以行动响应陈胜。陈胜任命吴广为假王，监督各路义军将领，向西进攻荥阳，命令陈县人武臣、张耳、陈馀进攻原赵国地区，命令汝阴县人邓忠进攻九江郡。至此，原楚国境内数千人的造反队伍，不计其数。
葛婴率领义军进抵东城，立襄强为楚王。听说陈胜在陈县已经自立为王，就杀了襄强，返回陈县向陈胜汇报。一到陈县，陈胜就杀了葛婴。命令魏国人周市北上进攻原魏国领地。吴广率领义军包围荥阳，三川郡守李由坚守荥阳，吴广久攻不下。陈胜召集楚国众豪杰商议对策，任命上蔡人房君、蔡赐为上柱国。
周文是陈县有名望的贤者，曾在项燕军中担任占卜官员，还在楚国春申君黄歇手下任职。周文自称精通用兵之道，于是陈胜任命他为将军，命令他攻打秦中腹地。周文一路上招兵买马，抵近函谷关，义军已经拥有战车千乘，士兵十万。周文攻下函谷关，进抵秦地戏水。秦二世命少府章邯赦免骊山刑徒，赦免奴婢的儿子，将他们编入秦军，反击入关的楚军。在戏水，秦军大败周文，义军退出函谷关，驻扎在曹阳亭。两个月后，章邯率领秦军追赶上来，大败周文，周文退至渑池县。十几天后，章邯再次进攻，彻底打垮周文义军，周文兵败自杀，这路义军一蹶不振。
武臣率领义军进抵邯郸，自立为赵王，任命陈馀为大将军，张耳、召骚为左右丞相。陈胜听到消息，勃然大怒，逮捕武臣及几位将军的家眷，要杀他们泄愤。上柱国蔡赐劝谏说：“秦军还没有被打败，现在先杀赵王及诸位将相的家眷，无异又杀出一个秦来，不如顺势而为，就此立武臣为赵王。”陈胜只好派使者向赵王贺喜，但是，仍然将武臣等人的家眷羁押在宫中。陈胜封张耳的儿子张敖威为成都君，催促赵军尽快攻入函谷关。赵王与手下商议说：“楚王同意赵王称王，这并非楚王本意。等到楚国灭秦，一定会进攻赵国。现在，我们暂时不要向西进军，而是北上攻占燕地，扩大地盘。赵国南边有黄河天险，北边靠近燕、代，楚国即使打败秦国，也不敢马上进攻赵国。如果楚国不能战胜秦国，还需要联合赵国。赵国可以乘秦楚相争之际，双方疲惫的，得志于天下。”武臣认为有道理，不在向西进军，而是派韩广率领赵军北上，进攻原燕国地区。
燕地的英雄豪杰对韩广讲：“楚、赵已经拥立诸侯王。燕国虽小，也曾经是万乘之国，愿将军在此地称王。”韩广说：“不行，我的母亲还在赵国。”燕国人说：“赵国西边担心秦国，南边担心楚国，根本腾不出力量来控制你。况且楚国那么强大，都不敢加害赵王及将相的家眷，赵国怎么敢加害将军的家眷？”韩广认为有道理，于是自立为燕王。又过了几个月，赵王果然将燕王的母亲及家眷送来。
当时，占领地盘的义军难以胜数。周市率领的义军北上打到狄县，狄县人田儋杀了狄县县令，自立为齐王，迎击周市。周市率领的义军溃败，残军退回魏地。周市提出，拥立魏王后裔原宁陵君魏咎为魏王，魏咎此时还在陈胜的军营，不敢返回。魏地已经平定，众人商议，拥立周市为诸侯王，周市辞让，不肯称王。周市派出使者往返五次，陈胜最终答应立魏咎为魏王，把他送回魏国，魏王咎拜周市为丞相。
将军田臧等商议：“周章的部队已经被打败，秦军很快就要杀来，我们围困荥阳已经很久，仍然难以攻克。秦军一到，我们肯定会被秦军打败。不如留少量部队围困荥阳，派出精锐部队迎击秦军。假王吴广骄傲自大，不懂得用兵，不能与他商议。不杀吴广，事情恐怕会败露。”于是，大家假传陈王有令杀了吴广，还把首级送给陈胜。陈胜只好派使者赐田臧楚国令尹印，封他为上将军。田臧安排将军李归等继续围困荥阳，自己率领精兵向西，在敖仓迎击秦军，被秦军打败，田臧战死，起义军溃散。章邯率军在荥阳城下进攻李归等，又再次大败义军，李归战死。
邓说率领义军驻扎在郯县，被秦军大败，邓说突围逃往陈县。五逢率军驻扎在许县，也被打败，逃往陈县。陈胜抱怨邓说没有坚守，杀了邓说。
陈胜刚被拥立为陈王时，秦嘉、董绁、朱鸡石、郑布、丁疾等也在当地单独起兵反秦，他们在郯县围困东海郡守。陈胜听到消息，派武平君畔为将军去领导围困郯县的义军，秦嘉已经自封为大司马，不愿意听命于来使，暗示手下军吏：“武平君太年轻，不懂的用兵，别听他的。”随后假传陈王有令，杀了武平君畔。
章邯已经打败五逢，率领秦军进攻陈县，柱国房君战死。章邯进攻陈县西边的张贺军，陈胜出城督战，起义军战败，张贺战死。秦二世二年十二月，陈胜退至汝阴县，又返回下城父，陈胜的车夫庄贾在下城父杀害陈胜，投降秦军。起义军将陈胜安葬在砀县，谥号为隐王。