عمرو بن حجاج از جمله بزرگان شهر کوفه بود که به امام حسین (علیه‌السّلام) نامه نوشت و از ایشان جهت آمدن به کوفه دعوت به عمل آورد. با آمدن عبیدالله بن زیاد به کوفه، عمرو بن حجاج به خدمت او در آمد. او از کسانی بود که به دستور عبیدالله،‌ هانی بن عروه را به قصر کشاند و موجبات اسارت و بعد شهادت او را فراهم آورد.  وی همچنین در پراکنده کردن یاران مسلم بن عقیل تلاش بسیار کرد. 

بستن آب بر امام حسین ( ع)

عمرو بن حجاج همراه با سپاهیان کوفه جهت جنگ با امام حسین (علیه‌السّلام) و یارانش عازم سرزمین کربلا گردید و از سوی عمر بن سعد، مسئول ممانعت از رسیدن آب به خیام اباعبدالله الحسین (علیه‌السّلام) گردید.  نقل شده پس از بسته شدن راه آب، امام (علیه‌السّلام) حضرت ابوالفضل العباس (علیه‌السّلام) را به حضور طلبید و به ایشان فرمودند که شبانه و به پرچمداری نافع بن هلال با سی سوار و بیست پیاده، به سوی فرات رفته آب به خیمه‌ها برسانند.
حضرت عباس (علیه‌السّلام) و یارانش در حالی که نافع در جلو آنها در حرکت بود به سوی شریعه فرات به راه افتادند. عمرو بن حجاج زبیدی، که مامور حراست از فرات بود، فریاد زد: «کیستی؟» نافع گفت: «از پسر عموهای تو؛ آمده‌ایم از این آب که ما را از آن منع کرده‌اید بنوشیم» عمرو گفت: «گوارایت باد بنوش! ولی برای حسین (علیه‌السّلام) از این آب نبر» اما نافع در جواب گفت: «نه؛ به خداسوگند، تا زمانی که حسین (علیه‌السّلام) و خاندان و یاران همراهش، تشنه‌اند من قطره‌ای از این آب نخواهم ‌نوشید.» پس میان نیروهای عمرو بن حجاج و یاران امام (علیه‌السّلام) جنگ در گرفت که به لطف الهی و به یُمن رشادت‌های عباس بن علی (علیه‌السّلام) و  شجاعت‌های نافع بن هلال و دیگران، یاران امام (علیه‌السّلام) موفق شدند ضمن کشته و زخمی‌کردن چندین تن از دشمنان، آب به خیمه‌های امام (علیه‌السّلام) برسانند. 

فرماندهی جناح راست

عمرو بن حجاج در روز عاشورا از سوی عمر بن سعد عهده ‌دار فرماندهی جناح راست لشکر کوفه گردید و همراه با یاران  تحت امرش به جناح چپ سپاه امام (علیه‌السّلام) حمله برد. حمله‌ای که منجر به شهادت جمعی از یاران امام حسین (علیه‌السّلام) از جمله مسلم بن عوسجه گردید.  نقل شده که پس از کشته شدن گروهی از سپاهیان کوفه در نبردهای تن به تن با یاران  امام (علیه‌السّلام) در پیش از ظهر عاشورا او با صدای بلند نیروهای خود را که از میان سپاه امام (علیه‌السّلام) هماورد می‌طلبیدند خطاب قرار داد و گفت:
«ای احمق‌ها می‌دانید با چه کسانی در حال جنگ هستید؟ آنان جنگجویان شهر هستند و قومی‌ هستند که آرزوی مرگ می‌کنند. هیچ یک از شما به تنهایی به جنگشان نرود بلکه با پرتاب سنگ آنان را از پا در آورید.»
توصیه عمرو بن حجاج مورد پسند ابن‌سعد قرار گرفت از این‌رو دستور داد تا کسی به تنهایی وارد جنگ با یاران امام (علیه‌السّلام) نشود. 
عمرو بن حجاج آن گاه به یاران امام (علیه‌السّلام) نزدیک شد و گفت: «ای اهل کوفه فرمانبرداری و اتحادتان را حفظ کنید و در کشتن کسی که از دین بیرون رفته و با امام (علیه‌السّلام) خویش-یزید- مخالفت ورزیده شک نکنید.»
امام حسین (علیه‌السّلام) به او فرمود: «ای عمرو بن حجاج؛ مردم را علیه من تحریک می‌کنی؟ آیا ما از دین خارج شده‌ایم و شما بر دین ثابت مانده‌اید؟ به خدا سوگند زمانی که جانتان را بگیرند و با اعمالتان بمیرید می‌فهمید کدام یک از ما از دین خارج شده و چه کسی برای سوختن در آتش سزاوارتر است.» 
عمرو پس از شهادت امام حسین (علیه‌السّلام) از سوی عمر بن سعد ماموریت یافت تا به همراه چند نفر دیگر از سران سپاه کوفه سرهای شهدای کربلا را نزد ابن زیاد ببرد. 

سرانجام عمرو بن حجاج

در زمان شکل‌گیری قیام مختار، او به تحریک عبدالله بن مطیع -گماشته عبدالله بن زبیر بر کوفه- پرداخت و از سوی او فرماندهی دو هزار نفر را در جنگ با مختار برعهده گرفت.  او همچنین در “یوم السبیع” به کمک دیگر اشراف ناراضی کوفه شتافت و مسئولیت جنگ در محله مراد را به عهده گرفت؛ اما با قبول شکست در برابر مختار و یارانش از کوفه گریخت و راه شراف وواقصه را در پیش گرفت. از آن پس دیگر خبری از او نشد.  گفته شده که او خواست به بصره بگریزد؛ اما ترس از شماتت و سرزنش مردم باعث شد به سوی شراف بگریزد اما از شدت تشنگی از پای در آمد هنوز نیمه جانی در بدن داشت که نیروهای مختار سر رسیدند و سر از بدنش جدا کردند.