朱鸡石最初是与秦嘉同时起兵的独立军队头领,章邯的军队到达了栗县,项梁派遣别将朱鸡石、余樊君和秦军交战。余樊君战死,朱鸡石的军队被打败,他逃亡到胡陵县,项梁率军进入薛县,诛杀了朱鸡石,到达薛县之后,项梁的兵力已多达十几万人。儒生叔孙通脱离秦二世逃回薛县老家,薛县已经被楚军占领,等到项梁进入薛县,叔孙通就从属了项梁,此时与项梁同月起兵的刘邦,前来会见项梁。
刘邦两次攻打丰邑没有攻下,项梁击杀景驹、秦嘉后,停驻在薛县。刘邦听说项梁在薛县,于是带着萧何、曹参、刘交等一百多名骑从,前去拜见项梁。项梁给刘邦增拨了士卒五千人,五大夫爵位的将领十个,刘邦回去后,再次领兵进攻丰邑,攻陷了该城,雍齿逃奔魏国。此时,秦将章邯进攻魏国的临济县,魏王魏咎派出魏相周巿前往齐国、楚国求救,齐王田儋、楚上柱国项梁分别派出将领田巴、项佗随同周巿前去救援魏国。
项梁之前派遣项羽另率一路军队进攻襄城,襄城坚守而一时不能攻克,襄城被攻破以后,项羽把襄城的人全部坑杀,回军来向项梁报告。刘邦从属项梁一个多月后,项羽已经攻克襄城而回军,项梁确定了陈胜的死讯,把所有在外单独统兵的别将都召回到薛县议事。
范增前往薛县劝谏项梁说:“陈胜的失败是理所当然的事。秦国灭亡了六国,其中楚国是最没有罪过的。自从楚怀王进入秦国被扣留没有返回,楚国人直至今日还同情怀念他,因此楚国的南公说:‘楚国即使剩下三户人家,灭亡秦国的也一定是楚国人。’如今陈胜首先起事,不拥立楚王的后代而自立为王,他的运势必定不会长久。现在您起自江东,楚国各地蜂拥而起的将领都争先归附您的原因,是因为您家世世代代做过楚国大将,能够重新拥立楚王的后代。”项梁赞同他的建议,于是在民间找到楚怀王的孙子熊心,当时熊心在替人牧羊,项梁拥立熊心登位,为了顺从楚国的民望,仍然把他称作楚怀王。陈婴担任楚国的上柱国,获封五个县的封地,跟随楚怀王建都盱眙,项梁自号为武信君,项伯、项羽等项氏宗亲与刘邦、英布、蒲将军、吕臣等别部将领共同参与拥立了楚怀王。
张良当时也跟刘邦到薛县与会,张良建议项梁树立盟友,于是项梁立韩国宗室公子韩成为韩王,让张良担任韩国的司徒,辅佐韩成统率一千多人向西去攻打韩国旧地。
魏国请求援军之后,齐王田儋也亲自领兵救魏,秦将章邯于是在夜里衔枚偷袭,大破齐、魏联军。齐王田儋、魏相周巿战死,秦军包围临济城,魏王魏咎为了百姓约定投降,自焚而死,田儋的堂弟田荣收拢田儋的余部向东逃跑到东阿。田儋死后齐国人拥立田假为王,魏咎的弟弟魏豹也逃到东阿,秦国的军队迅速围攻东阿,项梁听说了田荣的危急情况,率领部队前往支援,刘邦和项羽领兵随同前往。这期间刘邦率领曹参、周勃等人与章邯开战,击破章邯的车骑部队,平复魏地蒙县、虞县,爰戚县、东缗县,栗县、啮桑县、亢父县等多个城邑。
项梁领兵进攻亢父县,和齐国的田荣、司马龙且率领的军队在东阿城下把秦军打得大败,章邯败逃往西边撤退,项梁领兵追击。楚军解救了田荣等人之后,田荣立刻领军回到齐国,驱逐了齐王田假,齐王田假逃亡到楚国,田假的国相田角逃亡到赵国。田角的弟弟田间本是齐国将领,早前去往赵国求援,于是留在赵国不敢回国,田荣扶持田儋的儿子田巿为齐王。
项梁攻破了东阿城下的秦军以后,接着就追击秦军,多次派遣使者去催促齐国出兵,想和齐军一同向西进攻。田荣说:“楚国杀死田假,赵国杀死田角和田间,齐国才能发兵。”项梁说:“田假是我们盟国的国王,穷途末路来投奔我,我不忍心杀害他。”赵国赵王歇也没有杀死田角和田间而想用他们来和齐国作交易,于是齐国不肯发兵帮助楚国。
齐军撤兵后,只有楚军还在追击秦国败退的部队,项梁派遣刘邦和项羽另率一支军队攻打城阳县,屠灭了城阳全城。又向西进攻,在濮阳县东部地区打败了章邯的秦军,秦军收兵退入濮阳城,又再次振兴军势,据守濮阳城,决开河堤放水环护全城。于是,刘邦、项羽就去进攻定陶县,定陶县没有能攻下,两军撤离,又向西攻取城邑到达雍丘,大破秦军,斩杀了三川郡的郡守李由,回师攻打外黄县,外黄没有能攻克。
项梁从东阿县出发,向西进军,等到抵达定陶县,再次打败秦军,而刘邦、项羽等人又斩杀了李由,项梁于是更加轻视秦军,出现了骄傲自大的情绪。昔日楚国的令尹宋义于是劝谏项梁说:“战胜后将领骄傲、士卒怠惰的军队必然会失败,如今士卒有些怠惰了,而秦兵一天天在增多,我替您感到害怕。”项梁不听从他的意见,派宋义去出使齐国。
宋义在途中遇见齐国的使者高陵君显,说:“您将要去会见武信君吗?”高陵君显说:“是啊。”他又说:“我断定武信君的军队必然会大败,您若慢慢行进则可避免被杀,如急速行进就会赶上灾祸。”秦国果然发动了全部的兵力来增援章邯,秦军趁着夜幕口中衔枚来袭击项梁的军队,在定陶大败楚军,最终项梁战死。