陈胜称王后，其思想逐渐发生演变，与群众的关系日益疏远。以前和陈胜一起给地主种田的同乡，听说他做了王，特意到陈县找他，敲了半天门也没人搭理。直到陈胜外出，直呼其名，才被召见。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：“客愚无知，颛妄言，轻威。”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，“诸陈王故人皆自引去，由是无亲王者”。随着反秦斗争的展开﹐起义军内部的弱点和矛盾也逐步暴露。形势开始逆转。秦二世重用章邯，率领秦军大败起义军于戏。起义军节节失利，秦军直逼陈县。陈胜亲率义军出城迎战，被章邯击败。
秦二世元年（前209年）12月，陈胜亲率农民军与进攻陈县的秦军展开激战，虽奋力拼搏，终究未能挽回败局，被迫退至下城父（今安徽涡阳附近），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，终成千古遗恨。
按说陈胜死后应归葬于都城陈县，可是陈县是秦军与农民军必须争夺的地方，朝不保夕！秦汉时期，芒砀山被视为不可多得的风水宝地，所以吕臣把陈胜葬于芒砀山，并且多有史料记载。据《水经注》载：“山有陈胜墓，秦乱，首兵伐秦，费终厥谋，死葬于砀。” 另外《史记》记载：“二世元年腊月，陈王之汝阳，还至下城父，其御庄贾杀以降秦，陈胜葬砀，谥日隐王，高祖时，为其置守冢三十家砀，至今血食”。看来刘邦不仅尊重陈胜，而且隐隐有感激之意，如果没有陈胜的首义之功，不会有后来四百余年的大汉江山。高祖皇帝下诏按王侯待遇对陈胜墓年年进行祭祀，并派30户丁役免其赋税杂役，以守护墓地，直至今日，陈胜园附近的丁窑村还有人说自己是守墓人的后裔。到了东汉时，陈胜墓不再受到保护，北宋年间，淮南人陈纲游历芒砀山时已经是“狐鸣陈涉孤坟坏，金尽梁王石室空”的景象。解放后，1975年国家文物局拨专款修复陈胜墓，同年五月一日，著名历史学家郭沫若亲笔为之题写了“秦末农民起义领袖陈胜之墓”。
