公元前210年，秦始皇第五次出巡，病死途中，其次子胡亥夥同內侍趙高與丞相李斯密謀篡改遺囑，賜死於上郡戍邊的始皇長子扶蘇和大將蒙恬，並立胡亥為秦二世。
胡亥繼位後，其統治之殘酷，較秦始皇有過之而無不及，導致民不聊生，怨言載道。期間，驪山刑徒英布逃到江中稱盜，彭越率眾落草鉅野澤，泗水亭長劉邦隱於碭山。直到公元前209年七月，陳勝、吳廣於戍邊途中殺官起義，在大澤鄉正式掀起反秦旗幟。
陳勝、吳廣由大澤鄉出發，攻占蘄縣後，兵分兩路，陳勝率領一路義軍西行，符離人葛嬰領兵東進，兩路兵馬勢如破竹，迅速佔領宿縣、拓城等5個縣城。陳勝在陳城自立為王，號“張楚”。於陳城立定腳跟後，陳勝分兵西、北、南三路出擊，南路鄧宗攻打九江郡；北路武臣、張耳、陳餘渡過黃河攻打魏國舊地；西進的部隊又分為三路：假王吳廣攻打滎陽；宋留由南陽直叩武關；周文直搗秦都咸陽。
周文率領義軍攻至咸陽附近的戲水，秦二世才如夢初醒，接納少府章邯的建議，以驪山修墓的數十萬刑徒武裝起來對抗義軍。周文由於孤軍深入，被章邯擊敗，退出函谷關，於曹陽固守抵抗。然而在此期間，武臣所率領的北路義軍攻占邯鄲後，脫離了陳勝的指揮，自立為王，拒不增援周文，反而進軍河北，擴張自己的勢力範圍。周文在孤立無援的情況下，苦守近三個月，兵退澠池，終於在澠池被章邯全殲，周文自刎身亡。
章邯消滅周文，一路殺向義軍中心陳城。十二月，陳城失守，陳勝率殘眾經由汝陰撤退，途中陳勝的御者莊賈暗殺了陳勝，投降秦軍。
在陳勝起義之後，楚國後裔項羽與其叔項梁亦在吳中舉旗響應，於公元前208年，項羽率八千江東子弟渡江西向攻秦。攻至下邳，各地分散的義軍紛紛集中於項羽的旗下。項羽舉兵的同時，劉邦也在沛縣高舉義旗，攻占秦國豐縣，但當劉邦率主力外出時，豐縣的守將雍齒投降，劉邦回攻豐縣不下，向在薛城駐守的項梁借兵五千，終於將豐縣奪回。
此時，陳勝的死訊傳來，項羽手下范增老謀深算，勸項羽立楚國之後來號召群眾，項羽找到楚懷王的孫子心，立為領袖，成為繼陳勝之後的新一位領袖。
公元前208年七月，項梁於東阿和濮陽兩次打敗章邯，同時，劉邦、項羽西攻雍丘，劉邦部下曹參擊斃李斯之子李由，打敗秦兵。隨後項梁再次於定陶大破秦軍。項梁屢勝心驕，被章邯出奇兵夜襲得手，奪回定陶，項梁也死於亂軍之中。章邯平定定陶後，揮兵直撲河北，將河北義軍困於鉅鹿，形式岌岌可危。楚懷王馬上派宋義、項羽北上救援，劉邦則率軍西進，直搗關中。
項羽不滿宋義不顧大局，殺而代之，渡江後破釜沉舟，同秦軍九戰九勝，殺死秦將蘇角、王離。與秦軍主力對壘鉅鹿，章邯求援無效，終於在公元前207年七月率二十萬秦軍投降。
劉邦所率領的西行部隊所到之處，守將紛紛投降，使義軍長驅直入攻至武關。趙高驚懼，殺死秦二世，立子嬰為王，向劉邦請和，劉邦拒絕，率兵攻入武關，進至藍田，聽從張良計策，誘降守關秦將，於藍田大破秦兵。子嬰誘殺趙高時，劉邦的兵馬已經駐於霸上，子嬰向義軍投降，秦朝正式覆滅。
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