大泽乡起义成功之后，农民军迅速攻下蕲县。然后，分兵两路向东西两面发展：一路由葛婴率领向东；另一路主力队伍由陈胜率领向蕲县以西挺进，以势如破竹之势，接连攻克安徽和河南的铚（zhì）、酂（cuō）、谯、苦、柘（zhè）诸县。义军所到之处，被压迫的农民纷纷前来投奔，很快壮大为拥有兵车六、七百乘，战马千余匹，战士几万人的队伍。之后，又集中兵力攻下秦的交通要道——陈。陈胜在此召集各方人士会议，商讨反秦大计，确定了伐无道，诛暴秦的口号，并正式建立了农民政权，国号张楚，陈胜称王。

起义军在陈的胜利，鼓舞了分布在各地的革命力量，他们纷纷举起反秦的义旗，不到三个月，赵、齐、燕、魏等地方都有人打着恢复六国的旗号，自立为王。秦嘉、董緤（xiè）、朱鸡石于淮北，项梁、项羽于吴县（江苏苏州市），刘邦于沛县（江苏沛县东），其余数千人为聚者，不可胜数，很快汇合成一股巨大的洪流，形成了以陈为中心的全国性伟大农民战争。在农民起义的推动下，六国贵族和中小官吏也纷纷投奔起义队伍。如，魏国名士张耳、陈余，在陈加入义军；山东儒生、孔子八世孙孔鲋也怀抱孔子的礼器往归陈王.农民军迅速壮大之后，从起义中心陈县出发，兵分三路向秦王朝发起总攻。一路由假王（假是代理的意思）吴广率领进攻荥阳，沿黄河向西推进，以打开通往咸阳的大道；另一路由宋留率领，取道南阳扣武关，分散关中秦军的兵力，策应吴广的主力。还有一路由周文率领，进攻关中，直取咸阳。

起义军乘势越过函谷关，直插关中，一路打得秦军险阻不守，关梁不阖，长戟不刺，强弩不射，闻风溃逃。直打到距咸阳仅百里的戏（陕西临潼境内）地方，给秦都咸阳造成严重威胁。对于农民起义的消息和农民军西进的壮举，秦二世开始不以为然，高枕无忧。当听说周文率几十万大军进逼咸阳时，他才大梦初醒，惊恐万状。连忙采纳章邯的建议，释放修骊山墓的刑徒和奴产子，并编为军队。由章邯率30万大军向农民军猛扑。在周文率军西进关中时，陈胜曾命令武臣派赵兵入关增援，但武臣等人忙于发展自己的势力，不以大局为重，拒不前去支援。

吴广屯兵荥阳坚城之下，也不分兵前往援助。致使周文军陷于孤立无援境地。又由于周文对秦军突然增兵没有准备，因此，虽与秦军几次展开激烈战斗，终因势孤力单不能取胜，不得不退出函谷关转入河南。后在渑池与秦军决战，亦因寡不敌众，周文兵败自杀。西路军主力被击溃。周文军被击败之后，章邯紧接着率军向围困荥阳的农民军反扑，吴广腹背受敌。在此严峻时刻，起义军内部发生分裂，吴广部将田臧假借陈胜的命令，擅杀吴广，造成起义军内部混乱，在秦军夹攻之下起义军失利。章邯连破周文、吴广两支起义军之后，于公元前209年十二月，乘势向张楚政权中心——陈进攻。此时，王离的边防军也奉调配合章邯进攻陈县。

在秦军的疯狂反扑面前，起义军剩下的力量分散在各地，陈县一带只有很少兵力。再加上魏、赵等地军队违抗陈胜的命令，拒不增援，陈胜虽率军奋力抵抗，但仍无取胜希望，只好放弃陈县，且战且退。当退至下城父（安徽亳县东南城父集）时，陈胜在逃跑的路上被他的车夫庄贾设计杀害了。最后庄贾带着陈胜的首级去向秦军邀功请赏去了。这时，宋留领导的农民军正攻下南阳，开始向武关推进，得知陈胜被杀消息，军心动摇，丧失斗志。不久，宋留投降秦军，被秦二世下令押解到咸阳车裂。陈胜、吴广直接领导的农民起义军，在英勇奋斗6个月之后失败了。但他们点燃的反秦烈火并没有熄灭。陈胜的部将吕臣率领的苍头军继续斗争，曾一度收复了陈，处罚了叛徒庄贾，还与英布合军，在清波（河南新蔡西接县界）大败秦军。后来同项梁领导的起义军合在一起。

大泽乡起义是中国历史上第一次大规模的农民起义。陈胜吴广的革命首创精神鼓舞了千百万劳动人民起来反抗残暴的统治。陈胜吴广起义从根本上动摇了秦王朝统治，为尔后项羽、刘邦灭秦创造了有利条件，在中国农民战争史上占有重要地位，对后面的封建统治者也是一个极好的教育，汉初的休养生息政策和开明统治很大程度上是受农民起义的影响。

陈胜、吴广领导的农民起义，有许多发人深省的历史教训。这主要表现在：第一，起义领袖在胜利面前，骄傲、贪图享受，脱离了群众。第二，对加入起义队伍的六国旧贵族缺乏应有的戒备和防犯措施。在反秦斗争的关键时刻，他们各怀异心，据地称王，违抗陈胜号令，导致起义军失掉战机，分散削弱了力量，给秦残酷镇压农民军提供了机会。第三，陈胜、吴广领导农民起义，建立了政权，组织了队伍，提出了富有号召力的革命口号，充分显示了农民起义领袖的胆识和组织才能。但对革命队伍中的叛徒却缺乏应有的警惕，以至发生了陈胜被车夫杀害的严重事件。而起义一旦失去领袖的领导，就失去了号召力，造成军心动摇，使反秦形势急转直下，最后走向失败。