公元前209年，陈胜、吴广在蕲县大泽乡（今安徽宿县东南刘村集）发动同行戍卒900人起义，消息迅速传到吴中，会稽郡（今苏州）太守殷通与项梁相商，意图以项梁和桓楚起兵响应起义。项梁与项羽密谋，杀掉殷通，自认会稽郡太守，以项羽为副将，收服属下各县，招集精兵八千，举起了反秦复楚大旗，渡江向西。此后又得广陵（今扬州）人召平以及陈婴、黥布、蒲将军等推重和归附，队伍逐渐扩大到六、七万人。叔侄分兵出击，项梁攻灭秦嘉，项羽拔取襄城（今河南襄城县），一路浩浩荡荡，敌军望风披靡。
陈涉兵败身亡。项梁采用谋士范增计谋，在民间访求到原楚怀王之孙，名心，立其为楚怀王，以附民望。项梁自号武信君，率部大破秦军。在定陶（今山东定陶县西北）击败秦将章邯，遂生骄傲轻敌之心，不听宋义之谏，在定陶被章邯以重兵击败身死。
项羽感念叔父，搬其柩还乡葬于马陵山之侧，是为项梁墓。民间百姓俗称梁王墓。据明万历年间《宿迁县志》载：“汉梁王墓去治北七十里，在龙泉社（即今龙泉沟）。其间有人发冢而得暴疾，至今人不敢近。”清嘉庆《宿迁县志》载：“按宿迁古无梁王者，窃意项梁死定陶，其时楚方强，无不归葬之理。古人尚质，多以名称，名梁而称梁王，亦偃王驹王之类，疑此项梁墓也。”
项梁墓，位于马陵山东麓龙泉沟南数里公路东旁的南墩上（今属新沂市），墓土墩高五六尺，墓基占地2500平方米。1972年曾发掘，为大砖条石砌墓穴，墓穴内出土文物有宝剑、护心镜、陶罐等。历史上梁王墓曾多次被盗。
《太平寰宇记》亦称：“在县北七十里。秦置下相，项羽生于此。项梁是秦末农民起义首领，下相人，楚国贵族出身，项燕之子。秦二世元年（公元前209年），他与侄儿项羽，杀秦会稽（今苏州）郡守殷通，在吴起义，有兵八千人。因轻敌，在定陶战死。项羽搬其柩还乡葬于马陵山侧。”现今梁王墓为马陵山风景区一重要旅游景点。