項羽少年時，項梁教他讀書，但他學了沒多久就不學了，項梁又教他學劍，沒多久又不學了，項梁因此特別生氣，項羽説：“讀書識字只能記住個人名，學劍只能和一個人對敵，要學就學萬人敵。”項梁於是又教項羽學習兵法，項羽非常高興，但是隻學個大概，不肯深加研究。
秦始皇到會稽遊玩，駕大船渡浙江，項羽與項梁一起觀看，項羽對項梁説：“秦始皇是可以被取代的。”項梁捂住項羽的嘴説：“你不要胡亂説話，否則會給全族招來禍患。”項梁因此對項羽另眼相看，項羽身長八尺有餘，力能扛鼎，才氣過人，即使是吳中弟子，也都非常害怕項羽。
公元前209年(秦二世元年)七月，陳勝、吳廣在大澤鄉揭竿而起，九月，會稽太守殷通對項梁説：“江西人全都造反，這是上天要亡秦的時刻，我聽説先發制人，後發為人所制，我準備發兵，想要用你和桓楚為將。”當時桓楚在大澤逃亡，項梁説：“桓楚在逃亡，不知道他人在哪裏，只有項羽知道。”於是項梁出去囑咐項羽持劍在外面等候，然後又進來跟郡守殷通一起坐下，説：“把項羽召來，讓他奉命去找桓楚。”殷通同意後，項羽在項梁的指示下將殷通殺死。
項梁手裏提着郡守的頭，佩戴殷通的官印，殷通部下大為驚慌，一片混亂，項羽連殺將近一百人，整個郡府上下都嚇得趴倒在地，沒有一個人敢起來，項梁召集原先所熟悉的豪強官吏，向他們説明起事反秦的道理，於是就發動吳中之兵起事。
項梁派人去接收吳中郡下屬各縣，共得精兵八千人，又部署郡中豪傑，派他們分別做校尉、侯、司馬，於是項梁做了會稽太守，項羽為裨將，去巡行佔領下屬各縣。
霸王舉鼎公元前208年(秦二世二年)六月，陳勝被殺，項梁召集部下議事，居巢人范增前來告訴項梁，如果不立楚國後人而自立，一定不會長久，於是項梁聽取范增的意見，在民間找到楚懷王之孫熊心，仍立為楚懷王，項梁自號武信君。
項梁統軍於東阿大破秦軍，別遣項羽、劉邦攻城陽，破秦軍於濮陽東，秦軍被迫退入濮陽城內，項羽、劉邦又率軍攻定陶，斬殺秦將李由，項梁連破秦軍，非常驕傲，而此時秦派了大量的援軍支援章邯，章邯在得到援軍後突襲項梁，項梁兵敗被殺，項羽和劉邦攻陳留不下，於是商議退軍，項羽引軍駐紮彭城西，劉邦駐軍於碭。
