正当章邯击溃起义军的西路兵马之际，秦廷派遣长史司马欣、董翳等人率军前来增援，两军合一，秦军士气更旺。章邯于是分出一路人马东攻郯县（今山东郯城），自己则亲率精兵直捣张楚政权的国都陈县。
秦军沿路势如破竹，起义军将领——阳城人邓说抵挡不住，弃城逃回陈县，被陈胜正法。章邯本部大军兵至许城（今河南许昌），许城守将伍徐率军抵抗，兵败后逃亡，上柱国房君蔡赐则被秦军所杀。秦军乘胜长驱直入，到达陈县西境。守将张贺一面令将士坚守，一面遣人飞报陈胜，请求援军。
陈胜坐镇陈县，刚刚收到吴广的首级，接着就闻报田臧、李归等将败亡，再就是秦军大兵压境，蔡赐被斩，张贺苦待援军……一个个坏消息接踵而来！此时，陈胜身边已是无将可派，邓宗、宋留又远在千里之外。苦无良策之际，只得亲自率兵前往救援张贺。
大队人马刚刚来到汝阴（今安徽阜阳县）境内，遇见刚从前线逃回的散兵，言称张贺已经阵亡，所率部队全军覆没。陈胜无奈，只得率部返回陈县。
行至陈县城郊，一名在陈胜军中驾车的车夫——庄贾，此人见陈胜大势已去，遂萌生弑主投秦之念。他乘陈胜不备，一刀将其砍死，割下首级，然后回到城中，急修降书一封，令人递往秦营。未及信使回报，奉陈胜之命回来救援的部将吕臣闻听陈胜被害，便从新阳攻入陈县，斩杀了庄贾，并将陈胜的尸首葬于砀山。
先前那位奉命南向攻秦的第四路军将领宋留，本来他已经平定了南阳，兵锋直指武关。此间闻知陈胜遇害，受严峻形势的逼迫，宋留率军投降秦军，却被押解至秦都咸阳，处车裂之刑而死。至此，大泽乡的农民起义已经彻底失败。
陈胜、吴广死了，然而，他们却成功实践了“王侯将相，宁有种乎！”的豪迈宣言！太史公司马迁，因此而将其事迹列入《史记》之中的“世家”栏目，并在《史记·陈涉世家》篇章中写道：“陈胜虽已死，其所置遣侯王将相竟亡秦，由涉首事也！”给予陈胜极高的历史评价。
汉高祖刘邦在称帝之后，曾命地方官为陈胜修治坟墓，并安置了三十户人家为其守冢，祭扫坟墓，以使其英名永垂于后世。刘邦的这个做法不难理解——因为从某个意义上讲，他才是这场农民起义运动的最大受益者！刘邦对于陈胜的这种报答，不过是基于人类的正常情理而已。其实，不论怎样，能够青史留名，佣农出身的陈胜应当已经含笑九泉了。
随着陈胜的灭亡，中国历史上第一个由农民起义建立的政权如昙花一现般消失了。可是，坚固的秦朝帝国大厦，却在由陈胜首义而引发的这场暴风骤雨的冲击之下，变得摇摇欲坠。