項羽在青年時代就力能扛鼎，學書、學劍都不成。這使項梁很生氣，於是改教他兵法。他略知大意後，即不肯深學。但項羽少懷大誌，疾惡如仇，看見秦始皇時，發出了“彼可取而代之”的感歎。
公元前209年，陳勝、吳廣在大澤鄉領導反秦起義，隨即建立張楚政權。原六國貴族聞訊後，也紛紛起兵響應。這年9月，項梁與項羽也起兵，帶領吳中兵士反秦，當時項羽為裨將，手下有精兵8000人。
公元前208年3月，項梁即率所部渡江，途中東陽令史陳嬰率義軍2萬名投奔項軍。渡過淮河後，秦降將英布等又以兵相隨，項軍兵力一時達到六七萬人，成為當時反秦武裝的主力。
6月，項梁召集起義將領計議，自號武信君。之後，項梁率義軍分別大破秦軍於東阿、定陶。
項羽和在反秦浪潮中造反的劉邦也攻占城陽、雍丘。不久，由於項梁驕傲輕敵，被秦將章邯乘隙襲破，項梁陣亡。項羽、劉邦退保彭城。
這時，秦將章邯又渡河北上擊趙，與秦將王離、涉間合軍進圍巨鹿，要消滅起義軍。楚懷王命宋義為上將軍，項羽為次將，率兵救趙。
宋義到安陽後，滯留46天不前進，想坐觀成敗。於是，項羽以宋義與齊密謀反楚為名，殺死了宋義。
懷王即命項羽為上將軍，統率全軍救趙。
項羽派2萬兵馬迅速渡過漳河，以解巨鹿之圍；自己親自率全軍渡河，破釜沉舟，進擊秦軍。雙方經9次激戰，楚兵大破秦軍，王離被俘，涉間自殺。
巨鹿一戰，秦朝的主力被消滅殆盡，亡國隻是遲早的事了。當楚軍救趙時，諸侯軍皆作壁上觀。
戰事結束後，諸侯將領拜見項羽，都跪著向前，看都不敢看他。從此，各路諸侯軍都聽從項羽指揮。接著，項羽又大破秦軍，並利用秦統治集團內部矛盾招降了章邯。
當項羽率軍進入關中時，劉邦已先期進據鹹陽。由於有約在先，“先入關者為王”，劉邦理應稱王。
但項羽入關後，卻倚恃手中40萬大軍，企圖消滅劉邦，獨霸天下。在鴻門宴上，劉邦在謀士張良的幫助下，卑辭言和，騙取了項羽的信任，雙方的緊張關係暫時緩解。
鴻門宴之後，項羽隨即引兵鹹陽，誅殺秦降王子嬰，焚燒秦宮室，擄掠財寶和美女東歸，使自己再一次大失民心。
公元前206年，項羽以懷王為義帝，又分封各諸侯為王，自立為西楚霸王，占有梁地、楚地九郡，定都彭城，封劉邦為漢王。不久，田榮、陳餘、彭越等相繼舉兵反楚。
劉邦也以關中為基地，進逼西楚。於是，爆發了曆時4年多的楚漢戰爭。
項羽自稱西楚霸王後，號令天下，大失民心。他自己也漸漸驕傲起來，對其他的諸侯放鬆了警惕，從而逐漸由強盛走下坡路，最後招致“垓下之圍”的悲慘結局。
在垓下，項羽被劉邦的軍隊重重包圍，兵少糧盡，隻剩28騎。而追他的漢騎有數千之多。項羽命令騎兵都下馬步行，手持短兵器與追兵交戰。他自己飛斬敵將，殺死漢軍幾百人，使令漢軍畏而卻步。項羽自己也負傷10多處。項羽依然堅決抵抗，即使到了烏江，走投無路時，烏江亭長要渡他到江東去，他也不願讓江東父兄看到他兵敗將亡、狼狽不堪的情景。
所以，他拒絕渡江。
後來，項羽終因寡不敵眾，四麵楚歌，麵對著美人虞姬和名馬烏騅，流下了傷心的眼淚，以自刎來結束了自己的生命。
項羽自刎前，仍稱“此天之亡我，非戰之罪也”，而不能認識自己終致失敗的原因。後來，劉邦以魯公禮葬項羽於穀城。