秦二世二年（公元前 208年），陈胜的部将广陵人召平奉陈胜命令攻打广陵。在攻击的过程中，听闻陈胜已经败亡，秦朝章邯军也即将追来，召平就渡过了长江，假借陈王令，拜项梁为张楚政权的上柱国，并命其 “急引兵西击秦 ”。项梁受命后，率领江东子弟精兵八千人渡江。到东阳后，汇合了东阳令史陈婴的起义军两万人。渡淮河以后，又汇聚了英布和蒲将军的大批部队。等到屯军下邳时，身为张楚上柱国的项梁，已经拥有了六七万人的部队，成为张楚旗帜下一支最有实力的起义大军了。

刘邦投奔项梁后，扩大了军队的人数，求得了救兵。但直到此时，他仍然只是一路义军的首领，没有很明确的政权归属。在刘邦追随项梁的一个多月后，项梁听取范增的建议，在薛城召集楚国的各路义军首领开会，决定拥立原楚怀王的孙子为楚王。刘邦正式以沛公的名义出席了这次大会。大会决定楚怀王的孙子仍然称怀王，以便利用原楚国旧民的怀旧心理壮大影响。项梁被任命为上柱国，号武信君，实际把持国政。项梁对沛公很是赏识，一见面就答应借给他兵将，大会后，又派他同项羽一起出兵，可见项梁对其的信任。这时的刘邦对项梁也很钦佩，与项羽的关系也不错。

如果不是后来项梁兵败身亡，天下归属实在难以预料。刘邦正是通过栖身于项梁手下避免了树大招风的危险，不但进入了楚国权力的中心，而且逐渐站稳了脚跟。因为刘邦是拥立楚怀王的元老之一，项梁的突然去世反而为他带来了地位的上升。

反观项梁，成为了历史上的一颗流星。他的作用在某种意义上来说，在于为刘邦后来的成事铺平了道路。薛城大会后，刘邦和项羽合兵，受项梁的委派攻打城阳，取得大胜；又在濮阳的东面与强大的秦军交战，并再次大胜；因秦军挖沟引来黄河水护城濮阳，不便攻取，刘邦、项羽二人又移军向西，攻打雍丘，再次大破秦军，就在此时，秦将章邯大破楚军于定陶，项梁死于乱军中。闻听此讯，刘邦与项羽赶紧收兵退回。楚怀王将都城迁至彭城，项羽驻扎于彭城西，刘邦驻扎于砀城。

项梁在世时，因其德高望重，地位无人敢奢望，但是他的突然死去，造成了楚国的权力真空。楚怀王早想亲政，宋义便向楚怀王进言，请求重新改制，以改变楚王被架空的局面。怀王便召集各将在彭城商议，重新安排了各将领的职权：宋义为上将军，统领全军。吕臣之父吕青为令尹。吕臣为司徒，带领原班人马。刘邦则因其低调稳重受到了怀王的信任，权力渐渐扩大，地位有所上升，被封为武安侯。而项羽虽然被封为长安侯，却失去了兵权，地位大大下降，就此项羽与怀王之间结下了恩怨。