秦二世元年（公元前209年）七月初，官府征集阳城（今河南方城）一带的数百名贫苦农民到渔阳（今北京密云）戍边，陈胜、吴广为屯长。陈胜，又名陈涉，阳城人；吴广，又名吴叔，阳夏（今河南太康）人。陈胜虽然出身贫寒，却是个胸怀大志的人。有一天，干活儿干得太累了，陈胜跟几个伙伴在田头歇息，并带头诉说着世道的不公和农民遭受的苦难。说着说着陈胜激动起来，他对周围的人说：“以后我们富贵起来，大家可别忘了今天的朋友。”而伙伴们觉得自己都穷得只能做苦役了，还谈什么富贵。陈胜的心思不被众人理解，便仰头长叹道：“唉，燕雀安知鸿鹄之志哉！”
陈胜、吴广被征集后与九百个农民在两个校尉的押送下地昼夜兼程地赶往目的地。队伍行至蕲县大泽乡（今安徽宿县附近）的时候，天降起了滂沱大雨。大泽乡地处淮河支流，地势低洼，大雨淹没了道路，冲坏了桥梁，实在没有办法再继续前进，而且大雨根本没有要停下来的趋势，估计是无法按期到目的地渔阳了。
按照秦朝的法律，戍卒不按期报到，必被斩首。陈胜、吴广当时在队伍中被指派为屯长，他们为自己和整个队伍的命运商议起来。早有起义之心的陈胜在这事关生死的时候毅然说：“现在我们已不可能如期赶至渔阳，死路一条；逃走被抓回去，也不可能有活的希望。干脆不如造反，最多也就是死。与其等死，还不如拼一回命去争夺天下呢。”吴广没有表示反对，但他问：“你有没有想过怎么个造反法儿？”陈胜平日里是个关心国事的人，对于政治形势有一个比较清楚的认识。他心中有数地说：“天下的百姓吃秦朝统治的苦已很久了。听说秦二世杀害了哥哥扶苏，才当上了皇帝，很不得人心。都传扶苏是个贤德的人，另外楚将项燕数有战功，并且爱惜士卒，现在不知他的生死，但人民很想念他。不如我们以扶苏和项燕作号召，发动起义，必然得到天下的响应。”这一番分析是很有道理的。各地酝酿已久的造反实际上都在等待着一个真正的有魄力的领头人。
两个人密议之后开始了行动。当时的人很迷信，想要把他们煽动起来，还要用一些装神弄鬼的办法，取得群众的信任，树立领导者的威望。
陈胜和吴广用朱砂在帛条上写下“陈胜王”三个字，然后把帛条藏入一条鱼的肚子里。第二天戍卒买鱼烹食，剖开鱼腹时看到了帛条和上面的红字，大为惊讶。难道陈胜是真命天子吗？大家开始议论起来。晚上，吴广暗地里躲进附近的草丛中，点起灯笼。人们以为是鬼火在忽明忽暗地闪烁着，耳边又传来吴广装的狐狸的叫声：“大楚兴，陈胜王。”这场面一下子传开了，人们在惊讶之余更加觉得陈胜不是个凡人。
大泽乡陈胜的威望借着这种带着迷信色彩的办法一下子树立起来。当然，这和他以及吴广做屯长、会办事、得人心大有关系。“鱼腹丹书”和“篝火狐鸣”之后，二人已经在人们心目中成了能干大事的领袖。
一天，吴广趁押送队伍的将尉喝醉的机会，故意扬言说要逃走。将尉气急之下先是鞭打吴广，而后又拔出剑来要杀他。吴广平素人缘非常好，大家看到他要被杀，再也待不住了。一群人拥上去，帮助吴广反抗。吴广借势夺剑杀死了将尉。霎时，群情激愤，趁机把另一个将尉也干掉了。
陈胜看到时机已成熟，便召集大伙儿到一起，并站出来慷慨陈词：“弟兄们！咱们遇到大雨，不能按期到渔阳去了，误期是要被砍头的。即便是苟且活命，戍边的人到头来十个有七个也是死路一条。反正都是死，大丈夫不死则已，死就是死出个名堂！那些王侯将相，难道都是天生的贵种吗？”陈胜的话得到了大家的齐声赞同。陈胜、吴广看到这个局面，决定立即起义。他们上山砍伐树木、竹竿作武器，垒起一个平台作誓师之地，还做了一面红旗，在上面绣上一个巨大的“楚”字。
义军决定以“大楚”为号，推举陈胜为将军，吴广为都尉。义军的红旗在风中飘展着，中国历史上第一次大规模的农民起义的烈火，就在大泽乡燃烧起来。
陈胜、吴广起义爆发后，很快攻占了大泽乡和蕲县，并继续挺进，连攻数城。许多穷苦的老百姓纷纷加入进来，起义军发展迅猛，很快成为一支兵车六七百乘，人数万余的强大队伍。占领了陈县以后，陈胜召集三老豪杰会议。陈胜自立为王，国号“张楚”，就是要张大楚国的意思。从此陈县便成为起义军的根据地。
陈胜起义军的胜利，大大地鼓舞了那些想反秦的人们。分散于各地的起义军与陈胜、吴广遥相呼应，革命的烽火迅速蔓延到全中国大部分地区，类似数千人的聚众起义在各地不可计数。以往分散的革命力量，以陈胜、吴广起义为中心，形成了一个巨大的反秦的洪流。各地的起义军对咸阳形成包围之势。
这时候有一些在秦朝暴政下不得志的地主分子和六国的旧贵族也参加了农民起义军。他们的加入一度对起义军扩大声势、加强攻打秦朝的力量起了积极的作用，但同时也使战争的形势越来越复杂。
阿房宫遗址陈胜起义军在陈县设立政权后，兵分三路向秦都咸阳进攻。一路攻打荥阳，由吴广率领；一路正面攻打咸阳，由周文统率，是起义军的主力部分；一路攻打南阳，准备从侧翼进军咸阳。各路人马胜利前进，其中周文所率起义军势如破竹，一度攻到了距咸阳只有百里的地方。
然而，起义军却在这种形势下，从胜利走向了失败。先是周文的部队遭到了秦军几十万武装的反扑。周文是楚国项燕的旧将，虽然勇敢，但他的队伍都是临时组织起来的，毕竟没有打硬仗的经验，他们深入秦朝统治中心地区而无后援，陷入极大的被动。再加上其中的六国旧宗室贵族各有异心，从中捣乱，牵制了起义军的力量。最后，周文的部队被秦将章邯打败，周文自杀。
吴广一路一时间攻不下荥阳，内部发生分裂。吴广被部下田臧所杀。接着田臧与章邯交战，兵败身死。
陈胜只有很少的兵力据守陈县。陈胜自称王后，骄奢之气日重，许多与他共患难的朋友都离开了他，这也是他日后失败的重要原因。当章邯的部队大举进攻陈县时，陈胜还是带领人数不多的兵马进行了顽强的抵抗，终因寡不敌众，又无外援而败退。当退到下城父（今安徽涡阳县附近）时，陈胜竟被他的车夫叛徒庄贾给暗杀了。
随着农民主力军的失败和农民领袖的牺牲，农民起义转入了低潮。虽然陈胜死后还有一些旧将如吕臣组织“苍头军”继续坚持战斗，但终究没有成大气候。
陈胜、吴广起义失败的弱点是多方面的，它既有领袖人物自身的弱点，也有农民起义缺乏经验的原因，更有六国贵族从内部对起义军力量的耗损和分裂等多方面因素。但陈胜、吴广起义毕竟是中国封建社会历史上第一次全国性的农民战争，它充分反映了人民反抗残暴的勇气和能力，使统治阶级不得不对民众有所顾忌，采取一些相对缓和的政治措施。