陳勝佔領陳縣後，立即召集當地三老、豪傑共商大計，大家建議陳勝稱王。然而，新近投靠起義軍的兩位名士張耳、陳餘則認爲：秦庭無道，破人國家，滅人社稷，絕人後世，罷百姓之力，盡百姓之財。將軍起義兵反秦，是“除暴政、安天下”之舉，“今始至陳地而王”會使得天下人覺得懷有私利，不利於日後的發展。不如暫不稱王，迅速引兵而西，遣使者立六國後人，使之成爲義軍的羽翼，爲秦庭增加敵人。敵多則力分，與衆則兵強。如此，暴秦可誅，公據咸陽以令諸侯，則帝業可成。陳涉思慮再三，沒有接受兩人的建議，遂自立爲陳王，以陳縣爲都城，國號爲“張楚”，建立了中國歷史上第一個農民革命政權。“張楚”政權的建立，推動了全國範圍反秦起義的**，成了山東義兵的標誌，顯示出巨大的號召力。據《史記?陳涉世家》記載，當時各地以“張楚”軍名義數千人爲聚者，不可勝數。在反秦浪潮的推動下，六國舊貴族殘餘勢力也紛紛收羅舊部、起兵舉事，項梁、田儋等人就是其中的代表。
面對鬥爭形勢的迅速發展，陳勝進一步確定了“主力西征、偏師略地”的反秦總體戰略，任命吳廣爲假王（副王），率領起義軍主力西擊滎陽，取道函谷關，直搗秦都咸陽。同時，令宋留將兵定南陽，入武關，作爲奇兵，迂迴進取關中，策應吳广部西進。隨後，又任命武臣、鄧宗、周市、召平等爲將軍，作爲偏師，分別北渡黃河，進攻原趙國地區；向南攻取九江郡，深入淮南地區；進攻廣陵、魏國舊地，攻取長江下游、黃河以南等地區，將反秦鬥爭的熊熊烈火燃遍了大江南北。
滎陽是山東通向關中的重要通道，自古以來就是兵家必爭之地。特別是戰國後期，秦國爲了滿足兼併戰爭的需要，進行戰略東移，將滎陽作爲自己“中分天下、兼併四海”的戰略樞紐，不僅駐有強兵勁旅防守，而且在附近設有囤積大量軍需糧草的敖倉以資軍用。從某種意義上講，拿下滎陽，就等於打開了通向關中的門戶；再攻取敖倉，既可切斷秦軍糧草供應，同時也解決了起義軍的軍需問題。陳勝派重兵攻取滎陽的戰略意圖也正是基於此，但讓陳勝沒料到的是，滎陽守將正是丞相李斯的兒子李由，拋開能力高低不論，李由還是相當忠於秦庭的，積極組織城防、固守待援，致使吳廣軍久攻滎陽不下，大軍西進受阻。陳勝得知此事，心裡十分着急，爲確保“直搗咸陽、剪滅暴秦”戰略意圖的實現，隨即決定另派曾作過項燕部將的周文爲將軍率兵西進，利用吳廣大軍牽制秦軍主力的條件，繞過滎陽，直取函谷關。周文大軍斬關奪隘，勢如破竹，一直打到離秦都咸陽僅百餘里的戲地（今山西臨潼境內）。進軍途中，百姓奮起響應，隊伍不斷擴大，當時已擁有戰車千乘，士兵數十萬人，一股強勁的洪流席捲關中大地，這是自商鞅變法以來所未曾見到的。
昏聵無能的秦二世胡亥聞聽起義軍逼近咸陽，大驚失色。在都城空虛，調兵不及的情況下，只好依少府章邯之謀，赦免在驪山陵服役的幾十萬刑徒，拜章邯爲將軍，臨時組編軍隊阻擊起義軍。也許是一切進展得都太過順利，周文率領的起義軍放鬆了警惕，被突如其來的幾十萬秦軍打了個措手不及，只得退出關中。在曹陽亭（今河南靈寶東北）固守、抗擊秦軍數十天後，又敗退澠池，終因寡不敵衆，拔劍自刎。
周文西征軍失敗後，秦將章邯揮師東進，迫近滎陽。圍攻滎陽的起義軍面臨腹背受敵的危險，此時起義軍領導層出現分歧，將領田臧認爲“吳廣驕橫，不知兵權，不可與計”，竟假借陳勝之名殺害了吳廣，奪取了兵權。之後，田臧命李歸等繼續圍困滎陽城，自己親率西迎秦軍於敖倉。經過一番激戰，草創的起義軍沒能頂得住秦軍的衝擊，全軍覆沒，田臧身死陣中。
起義軍的形勢就此急轉而下。秦將章邯解除了起義軍對滎陽的包圍後，即傾全力進攻陳城。秦二世二年（前209年）十二月，陳勝親率義軍將士與秦軍展開激戰，雖奮力拼搏，終究未能挽回敗局，被迫退至下城父（今安徽蒙城西北），準備重新聚集力量，再做反秦的努力。但沒想到，竟被跟隨自己數月的車伕莊賈殺害，成爲千古遺恨，大澤鄉起義終歸失敗。
大澤鄉起義的失敗，飛刀認爲主要有以下幾點：其一，陳勝稱王后，其思想逐漸發生演變，沒能進一步發動民衆，反而與民衆的關係逐漸疏遠。其二，隨着反秦鬥爭的開展，陳勝對手下將領缺乏節制，義軍內部的離心傾向日益蔓延。陳勝派往各地的將領各存異心，爭相稱王、公開分裂。比如，北征的武臣自立爲趙王，其部將韓廣在攻略燕地後也自立爲燕王，而攻取魏國舊地的周市雖未自立爲王，卻立了魏國後裔寧陵君魏咎爲王，而自任魏相，割地自保。在周文軍退出關中之時，各路諸侯竟然各懷鬼胎，坐觀成敗，給了秦軍反撲的機會，致使起義軍主力被秦軍圍殲。其三，起義軍沒有建立起自己的根據地。大澤鄉起義後，起義軍攻城掠地，只是簡單的佔領，並沒有建立真正的行政機構和各級政權，無法保徵兵源和給養的供應。這種流寇式作戰，缺乏戰略支點，只能勝不能敗，故而在周文部被全殲後，起義軍一蹶不振、潰師千里。其四，從軍事角度講，大澤鄉起義的爆發十分偶然，在給予秦庭突然一擊的同時，陳勝在起以前既沒有發動過廣大民衆，也沒有秘密積蓄力量。在短時間內，參加者多數是自發的，因此，起義軍很難形成人數衆多、戰鬥力強的勁旅。義軍領導層雖做出過不少正確的戰略部署，但如此建制鬆散、缺乏訓練的軍隊，難以實現指揮者的戰略意圖，與訓練有素人數衆多的秦軍作戰，其失敗也是情理之中的。
大澤鄉起義的失敗，並不等同於“反暴政、反壓迫”精神的失敗，相反，起義軍在反秦鬥爭中所表現出來的奮勇精神和英雄氣概，歷來爲世人所稱道，陳勝那一聲“王侯將相寧有種乎”的呼喊至今還散發着其獨有的人格魅力，激勵着一代代志士仁人爲民族的獨立解放、國家的繁榮富強而不懈奮鬥。