項羽的祖父項燕是楚國名將，在秦滅楚的戰爭中自刎身亡，其祖先項氏多人也是楚國將領。項羽本人據載是重瞳，即雙眼各有兩個相疊瞳孔，是中國傳統上認為的聖人異相，傳說舜就是重瞳。項羽身長八尺有餘（《漢書》中記載為八尺二寸），力能扛鼎，才氣過人。
後來項梁因故殺人，躲避仇家，攜項羽逃亡到吳（今江蘇南部）定居。秦始皇巡遊會稽郡吳中時，項羽跟項梁一起旁觀皇帝出巡，羽說“彼可取而代之”，嚇得項梁急掩其口，從此對項羽另眼相看。
秦二世元年（前209年）七月，陳勝吳廣起兵反秦，到了九月，會稽太守殷通打算反秦，找項梁商議，但項梁和項羽殺了殷通。史書記載當時項羽在殷通府中殺了數十到一百人左右。項梁在吳中（今蘇州）自行舉兵反秦，不久便召集了精兵八千人。項梁自任為會稽守，項羽則任裨將。
後來項梁率領八千烏程兵（即是那八千江東子弟兵）渡過長江，得到一些反秦軍隊的歸附，兵力增至六、七萬人，進駐下邳。項梁采納範增的建議，在民間找到楚懷王嫡孫熊心，立他為楚王，仍號“楚懷王”，以爭取楚地民心，並消滅了自立為楚王的景駒勢力。
項梁後來在定陶之戰中被秦將章邯殺死，章邯其後率軍攻趙國，大敗趙軍，趙王趙歇退至钜鹿。楚懷王遷都至彭城，任命宋義為上將軍，項羽為次將，率兵救趙，並封項羽為長安侯，魯為采地，故項羽又稱魯公。懷王與諸將約定，“先入關中者為王”。
宋義軍到達安陽後停止前進，在當地停留了四十六日。項羽建議進兵，但宋義不接納，項羽便矯詔殺了宋義，楚軍諸將擁立羽為假上將軍。項羽派桓楚稟報懷王，懷王被迫任命項羽為上將軍。前207年，項羽進兵钜鹿，先遣英布、蒲將軍兩將率二萬人渡河擊秦軍甬道，項羽隨後率其餘4萬楚軍渡河，命令部下在渡河後砸碎鍋子與鑿沈船隻，意謂不得勝就沒退路，隻有死，後世稱之為“破釜沉舟”，意謂決一死戰的意思；全軍僅攜帶三日幹糧，餘者焚之。最後項羽九戰九勝，據司馬遷《史記》記述，楚軍無不以一敵十，大破秦軍四十萬。當時帶領援兵的諸侯僅作觀戰（即成語“作壁上觀”），項羽轅門召見時，諸侯全部嚇得跪行，無一敢抬頭看項羽(膝行而前，莫敢仰視)。項羽成為“諸侯上將軍”，為各路諸侯軍隊的統帥。
第二年6月，秦將軍章邯率領所在部隊向項羽投降，項羽擔心降兵可能生變，於是命楚軍在一夜間在新安城南坑殺掉秦降兵二十餘萬人。該事件的真實性目前有爭議，疑點甚多，因而亦有可能是劉漢政權建立後，為求政權穩固而刻意誣蔑項羽。
末起義打出了扶蘇和項燕的旗幟，是因為項燕是抗擊秦國武力征服的英雄，扶蘇則是反對秦朝****的勇士，二人的行為在秦統一前後具有廣泛的社會影響。這件事留給人們一些深刻的曆史啟示，即扶蘇和項燕是作為正義的化身而被當作反秦起義旗幟的，說明秦滅六國的兼並戰爭及統一後的殘暴統治具有一定的非正義性，並與進步性複雜地交織在一起；平民百姓、六國舊貴族等不同階級和階層為反秦****，曾在扶蘇、項燕的旗幟下共同奮戰，說明這些人具有相對一致的利益，是一種階級鬥爭中的階級合作；陳勝、吳廣利用秦統一初期的較大影響尤其是分裂意識，打出扶蘇、項燕的旗幟，是一種策略上的需要；秦的暴力政策在統一前後具有一貫性，人們將秦統一前的武力征服和統一後的急政暴虐作為一個整體來反對，因此扶蘇和項燕的旗幟才可以有效地號召並聯合多種反秦力量，推翻秦的統治。