秦统一后，项羽跟随叔父项梁生活，后因叔父杀人，两人便躲避在吴中，并暗中以兵法组织和训练宾客子弟，项羽从小力气就很大，力能扛鼎。立张楚政权。原来的六国贵族闻讯后也纷纷起兵，同年九月，项羽与项梁杀会稽郡守，举吴中反秦。项梁自立为会稽守，项羽为裨将。陈胜牺牲后，其部将召平矫令拜项梁为楚王上柱国。二年三月，项梁率部渡江，东阳令史陈要率义军来归，渡淮后英布、蒲将军又以兵相属，兵力一时达到六七万人，成为当时反秦武装的主力。
同年六月，项梁立楚怀王孙芈心，仍称楚怀王，项梁自号武信君。之后，项梁率义军大破秦军于东阿、定陶。项羽、刘邦也攻占城阳，略地至雍丘羽为上将军，统率全军救赵。项羽亲自率全军渡河，破釜沉舟，进击秦军。经多次激战，楚兵大破秦军。当楚军救赵时，诸侯军皆作壁上观。战事结束后，诸侯将领谒见项羽，都膝行而前，莫敢仰视，都听从项羽指挥。当项羽率军进入关中时，刘邦（后来的汉高祖）已先期进据咸阳，由于楚怀王有约在先，"先入关中者王之"，刘邦理应王关中。
项羽入关后，依恃手中40万大军，企图消灭刘邦，独霸天下，但因刘邦卑辞言和，双方暂时和解。项羽随即引兵西屠咸阳，秦民大失所望。前206年，项羽以怀王为义帝，都郴，又分封诸侯，自立为西楚霸王，据有梁、楚地9郡，都彭城，封刘邦为汉王。不久，田荣、陈余、彭越等相继举兵反楚。刘邦也还定三秦，进逼西楚，于是爆发了历时四年多的楚汉战争。楚汉战争之初，刘邦乘项羽羁留齐地，于前205年四月进占彭城。项羽随即回师救援，大败汉军，刘邦退据荥阳。此后楚汉双方在荥阳、成皋一线长期相持。
