、无粮无援的情况下，又率部与敌激战十余日，终因寡不敌众，拔剑自刎。
周文大军失败后，章邯带兵继续东进，围攻荥阳的农民军面临腹背受敌的危险，起义军将领田臧与假王吴广意见不合，认为“假王骄，不知兵权，不可与计，非诛之”，竟假借陈胜之名杀害了吴广，结果导致这支起义军部队全军覆没。
陈胜称王后，其思想逐渐发生演变，与群众的关系日益疏远。比如早先和陈胜一起给地主种田的一个同乡听说他做了王，特意从登封阳城老家来陈县找他，敲了半天门也没人搭理，直到陈胜外出，拦路呼喊其小名，才被召见，一起乘车回宫。因是陈胜的故友，所以进进出出比较随便，有时也不免讲讲陈胜在家乡的一些旧事。不久，有人对陈胜说：“您的客人愚昧无知，专门胡说八道，有损于您的威严。”陈胜便十分羞恼，竟然把妄言的伙伴杀了，当年所说的“苟富贵，勿相忘”的话早抛到了九霄云外，自此以后，各位陈胜的老朋友都自己离开了，从此再没有亲近陈胜的人了。
随着反秦斗争的开展，革命队伍内部的离心倾向也在滋生蔓延，陈胜派往各地的将领各存异心，争相称王，起义军内部公开分裂。如北征的武臣自立为赵王，蜕变为割据头目；其部将韩广在攻略燕地后也自立为燕王；攻取魏国旧地的周巿虽未自立为王，却立了魏国后裔宁陵君魏咎为王，而自任魏相，割地自保。与此同时，群起响应的各地英豪也不再听陈胜节制，直接孤立了作为反秦主力的陈胜“张楚”政权，给了秦军反扑的机会。
秦将章邯解除了起义军对荥阳的包围后，即倾全力进攻陈县，陈胜亲率农民军将士与秦军展开激战，虽奋力拼搏，终究未能挽回败局，被迫退至下城父，准备重新聚集力量，再做反秦的努力。但没想到，竟被跟随自己数月的车夫庄贾杀害，成为千古遗恨。
陈胜被害，激起其旧时侍从、将军吕臣极大悲愤，他在新阳重举义旗，组建“苍头军”，从秦军手中夺回陈县，处死了投降秦军的叛徒庄贾，重新竖起“张楚”大旗。原奉命东下发展的部将召平，也假借陈胜名义，拜原楚国名将项燕的儿子项梁为上柱国，使之渡过乌江，西上击秦，反秦斗争再次恢复生机。
陈胜死后，被辗转埋葬在芒砀山主峰西南，刘邦称