当赵普在西北的永兴军节度使幕府中时，后周的政治情况已发生了变化。显德元年（954年）正月，建立后周王朝的太祖郭威死去了，他的养子柴荣继位当了皇帝，历史上称为周世宗。
周世宗柴荣，在历史上是一个有名的改革者，他在周太祖革除弊政的基础上又做了很多革新。例如以前寺庙林立，僧尼成群，严重地破坏了社会生产，而周世宗仅在显德二年（955年）就废除寺院30336所。尽管如此，这年还剩下寺院2694所，僧尼6万人。由于他采取了一系列发展生产的措施，国力渐强，接着他便发动了统一中国的战争。北方从契丹手中夺回所失掉的十六州中的两州，南方攻取了淮南、江北14个州。
周世宗继位之初，赵匡胤负责掌管禁军。不久，北汉主刘崇乘周世宗刚继位发兵来犯，周世宗不顾群臣反对，亲自出征，两军相会于高平（今山西晋平东北）。
北汉主见周兵人数不多，便傲慢地说：“用我自己的汉军就足可击败周军，何必把契丹兵请来呢？今日之战，不只是打败周兵，也可使契丹感到心服。”
开始交战时，果不出刘崇所料，周将樊爱能、何徽等与北汉兵刚打照面，就吓得率骑兵先逃，右军大溃，剩下的步兵千余人投降北汉。
周世宗见军事危急，只好自引亲军迎战。赵匡胤当时为宿卫将，见情势不好，便对同僚说：“我主已如此危险，我们怎能不去与敌死拼呢！”又对张永德说：“贼兵过于骄傲，只要我们努力拼杀，是可以战败敌人的。你手下兵多有善射者，你可引兵登高为左翼，我领兵为右翼，合力而击，国家安危，就在此一举了。”张永德听从了赵匡胤的意见，各率两千兵进战。赵匡胤身先士卒，跃马杀向敌前，士卒紧跟死战，无不以一当百，把北汉兵杀得落花流水，溃不成军。樊爱能、何徽正引千余骑向南逃跑，听说周兵已大获全胜，这时才慢慢回来。
高平之战结束后，周世宗对樊爱能、何徽的临阵逃跑深为气恨。有一天世宗正卧床休息，见张永德来了，便问道：“如何处治樊爱能、何徽为好？”张永德说：“这两个家伙平时就无功劳，真没资格担此重任，他们望敌先逃，死有余辜。当前陛下正想平定天下，假如军法不立，虽有雄兵百万，有什么用？”周世宗一听，心情激愤，一下把枕头摔到地上，大声说道：“你的意见，太好了！”于是把樊爱能、何徽等临阵脱逃的70余人斩首示众。
当论功行赏时，张永德在周世宗面前，极力称颂赵匡胤在高平之战中所表现的机智勇敢，在关键时刻起了扭转战局的作用。世宗封赵匡胤为殿前都虞侯，领严州刺史。
高平之战是周世宗继位初年非常重要的一次战役，不可一世的北汉刘崇，想借此一战消灭后周，没想到反被后周打败。结果锐气大伤，幻想破灭，只得低三下四地去求契丹保护。
周世宗能取得高平之战的胜利，应当说赵匡胤起了重大作用。这个战役的胜利，也是出乎许多人意料之外的。当周世宗表示御驾亲征时，许多大臣就觉得不可轻举妄动，认为皇帝不应去，去则凶多吉少。周世宗为了给亲征找理由还举了唐太宗定天下常是亲征的例子，而老臣冯道为了不让周世宗亲征，竟然反问说：“你能赶上唐太宗吗？”结果弄得周世宗很不高兴，但最终还是去了。当时上上下下分析形势，都觉得胜的可能性不太，难怪樊爱能、何徽与敌一打照面就吓跑了。
当很多人都无信心、无办法的危险时刻，赵匡胤能指出可胜的根据，提出制敌的办法，并以自己的模范行动去影响将兵，实在是立了大功。同时也为他个人的发展又铺好一个重要台阶。
周世宗柴荣虽然精明强干，胸怀大略，一心想平定天下。可是他继位不久，经过与契丹、北汉初次较量，便发现自己的兵将怯懦者多，勇敢者少，甚至像樊爱能、何徽那样的大将，也是一见敌人不打就跑，至于一般人更可想而知了。对当前的将士，如果不进行一番整顿，遇到战事，如何应付得了？长此以往，不亡何待！这一整顿重任由谁去呢？周世宗首先想到了赵匡胤。
显德元年（954年）冬，赵匡胤整顿禁军。他本着选精汰劣的原则，把那些身长力壮、武艺高强、智勇超人的士卒，选为殿前诸班。此外骑步诸军，则由将帅分别选留或淘汰。经此整顿，使“士卒精强，近代无比；征伐四方，所向皆捷”。
由于军队战斗力的明显提高，从而坚定了周世宗统一天下的决心。
后周时诸国割据，但势盛力强者，除契丹雄踞北方外，在南方诸政权中，以江南的南唐和四川的后蜀实力最大。因此，周世宗虽然根据王朴的建议制定了“先南后北”的战略，即首先攻取南唐、再取其他南方政权，最后攻取契丹、北汉的统一战略，但后周兵力并未强大到可以同时对付几大强敌的程度，所以在攻取南唐之前，后周朝廷决定先设法巩固河北方向对契丹、陕西方向对后蜀的防务。
在北部防线上，为阻止契丹铁骑的冲突，周世宗在加固河北州县城防的同时，派人疏通自深州（今河北深县）至冀州（今河北冀县）之间长数百里、横亘数州的胡卢河，并任命德州刺史张藏英为沿边巡检招收都指挥使，招募边民数千人，筑城垒戍守，形成了一条较为稳固的防线，使契丹骑兵从此不敢轻易南渡胡卢河入侵。
后周向西用兵，主要是收复被后蜀占领的西面秦（今甘肃天水）、成（今甘肃成县）、阶（今甘肃武都东）和凤（今陕西凤县东）。当后汉末年契丹势力进入中原之时，这四州不愿向契丹称臣，而归附于后蜀。由于这四州战略地位重要，对后周关西地区的统治稳定关系重大，所以周世宗决心在南征南唐之前，首先从后蜀手中收复这四州，以解除西面后蜀的威胁。显德二年（955年）四月，周世宗派节度使向训、王景领军西征，很快就夺得了后蜀秦州黄牛寨等八个营寨。后蜀主孟昶处死从前线大败而归的统兵将领赵季札，一面急令大将李廷珪等率兵增援，一面遣人联络北汉、南唐，请求他们出兵牵制后周。二国皆许赴援，但口惠而实不至，因畏惧后周而不敢发兵。不过后周军前锋却被后蜀援军击败，两军在凤州东北的威武城附近僵持不下。七月，后周宰相鉴于去年围攻太原城失利的教训，认为王景等人讨伐后蜀无功，而且粮运不继，坚请周世宗同意罢兵。不甘半途而废的周世宗决定派遣心腹大将赵匡胤赴前线视察。不久，赵匡胤返回京城奏报：秦、凤诸州有可取之势。周世宗得报，即任命王景为西南行营招讨使（前线最高指挥官），向训为行营兵马都监，授予两人更大职权以示信任；同时传令全军将士：四州不下，绝不撤兵。闰九月，周、蜀两军在黄花谷（今陕西洋县境内）和唐仓镇（今陕西凤县北）接连激战，后蜀军大败，退入四川，秦、凤、成、阶四州先后归附后周。经过这场战争，后蜀元气大伤，从此一蹶不振。而西部吐谷浑、党项等少数民族势力，也由此见识了后周军队的厉害，不敢轻举妄动。周世宗这才按原定计划，放心地把下一个攻取目标对准了南唐。
当时南唐割据江准等地，辖三十余州，广袤数千里，土地肥沃，物产丰富。因此，自恃实力强大的南唐元宗李璟在出师灭掉分别割据福建、湖南的闽、楚二小国之后，又联合契丹、北汉夹击后周，欲进围中原，称霸天下。周世宗对此有着清晰的认识，决定先发制人，在收复西部四州的战役尚未结束之时，即开始筹划大规模攻取南唐两淮之地的事宜。
两淮地区不但地理位置重要北与后周之境毗邻，南临大江，而且人口众多，经济发达。因此，后周如能控制两淮，就可以扼制住江南咽喉，使得南唐国都金陵（今江苏南京）直接处于后周的威胁之下，而且当时后周立国未久，中原地区于长期战火之中，民力尚未完全恢复，故周世宗欲实现其统一天下之宏图，必须首先据有两淮之地，借助淮南经济实力来提升自己的国力。同时，南唐国内政治腐败，佞臣当道，其军队士气和战斗力也都很低下，所以后周此时发动战争攻取南唐两淮之地的胜算很大。
显德二年（955年）十一月，周世宗命大臣李谷为淮南道前军行营都部署，统领韩令坤等十二将，乘淮水浅涸、南唐疆防懈怠之机，自正阳（今安徽寿县西南正阳关）渡淮河发起进攻。同时为牵制南唐，周世宗又命割据浙江而与南唐为敌的吴越王钱俶出兵常州（今属江苏）策应。一开始，后周军队进展顺利，先锋都将白延遇连破来远（今安徽寿县西南）、山口镇（今安徽寿县东）数千南唐沿淮守军，继又攻占了上窑（今安徽怀远南）等地，但在进攻淮西重镇寿州（今安徽寿县）时，却遭到了后唐淮军节度使刘仁赡的顽强抵抗。李谷等指挥后周诸军架浮桥南渡淮河强攻寿州，刘仁赡死守城防，月余不克。南唐主深知淮南不保，江南也不可能守住，故一面命令神武统军刘彦贞为北面行营都部署，率兵二万增援寿州，并命令同平章事皇甫晖、常州团练使姚凤率兵三万进屯定远（今安徽定远东南）以为策应；同时命令右武卫将军柴克宏率兵应援常州，以防备吴越兵侵扰润州（今江苏镇江），威胁金陵。柴克宏潜军偷袭吴越营寨，吴越军猝不及防，大败，伤亡万余人，遁归。柴克宏于是率军乘胜北渡长江，应援寿州，但因柴克宏病死在半路，部队只得撤回。
显德三年（956年）正月初，刘彦贞率南唐援军至来远镇，以战舰数百艘直赴正阳淮河浮桥欲截断后周军退路，自领步骑主力往救寿州。困于坚城之下的后周军统帅李谷怕遭到南唐军的断后夹击，赶忙下令，退兵保卫正阳浮桥，结果遭到南唐军追击，损失不小。
此时周世宗得知南征兵马被阻于寿州，极为焦虑，攻取两淮可以说是统一天下一局棋中举足轻重的一步，而寿州又是后周计划攻取的南唐戍守两淮的第一重镇，所以寿州不克，势必影响全局。为此周世宗不顾大臣的劝阻，于正月六日下诏亲征，命侍卫司都指挥使李重进先率兵赴正阳，命河阳节度使白重赞领兵三千进屯颖上（今属安徽）。八日，周世宗离京师，往东南趋进。十六日，周世宗至陈州（今河南淮阳），获知李谷引兵退保正阳，料想敌军必定尾追杀到，遂急令李重进日夜兼程赶赴正阳接应。李重进在南唐追兵之前赶到正阳浮桥，便在南岸列阵，大破南唐兵，杀南唐将帅刘彦贞及其麾下万余人。屯驻定远的南唐将领皇甫晖等闻知败讯，慌忙退保清流关（今安徽滁州西北）后周军乘势进逼寿州南唐守军，周世宗也进抵寿州城下，围之数重，并征宋、陈、许（今河南许昌）、蔡（今河南汝南）、颍（今安徽阜阳）等州数十万丁夫，制造云梯，填堑陷壁，助军数道齐攻，昼夜不息。二十二日，周世宗亲督诸将攻城，但南唐守将刘仁赡有勇有谋，城守甚固，屡挫后周军。
二月初，周世宗令以方舟竹筏载炮，从淝水（今安徽寿县北肥河）上抛石攻城。周世宗亲自搬运一块石头至火线作为炮石，他身边的随从官也纷纷加入运石队伍，但仍不能攻破城防。当时，作为天子禁卫将领的赵匡胤也亲率壮士，乘皮船杀入寿州城外护城河中指挥作战。城上南唐将士发连弩射击，箭粗如椽，直向赵匡胤而来，正危急时，帐下牙将张琼以身遮蔽赵匡胤，那箭刺中张琼大腿，张琼立即昏死过去。赵匡胤毫发无伤，也算是吉人自有天佑。
周世宗见后周出师南征已近百日，寿州未克，雨季将临，而当时屯驻于涂山（今安徽蚌埠西）的南唐水陆军万余人正伺机而动，与退守清流关的南唐皇甫晖部对围攻寿州城的后周军形成夹击态势，战场形势的发展对自己颇为不利，于是他决定改变战术，在留重兵对寿州城进行长围久困的同时，遣赵匡胤、韩令坤等将分路出击攻取南唐长江以北诸州，以彻底孤立寿州。赵匡胤即受命率轻兵奔袭滁州。
赵匡胤统军东行，不一日来到涂山之西，在涡口（今安徽怀远东北）设下伏兵，然后派遣一百多个羸弱骑兵进迫敌营诱敌，等到南唐兵出营，还未及交战，就假装不敌而逃，南唐将领何延锡不知是计，拼命来追。等进入伏击圈，一声战鼓，伏兵尽出，南唐军大败而溃，何延锡等战死，战舰五十余艘被后周军缴获。赵匡胤于此战告捷后，继率数千轻兵日夜兼程赶赴滁州城西北的清流关。
滁州扼守南唐京城金陵的西北门户，为南唐江北重镇。滁州城外清流关地势险要，关口两边山崖陡峭，仅小路一条从关下通过，易守难攻。南唐大将皇甫晖、姚凤自定远南撤后，即以所部数万精兵，对外号称十五万众，扼守清流关。
赵匡胤率军杀到关前，那皇甫晖也是一员以强悍闻名的勇将，立即整众出战。由于众寡悬殊，加上地形不利，赵匡胤攻关失利，退守关外。皇甫晖见天色已晚，也不追赶，留兵把守关口，自己率众回到滁州城下扎营休息，准备次日再战。
赵匡胤深知关隘险恶，强攻难以奏效，只能智取，便夜访村民，得知有一条山间小径能绕行山背，转出清流关后。于是赵匡胤就请村民为向导，连夜率兵悄悄地穿行于群山峻岭之间，于天明之前渡过西涧（又名上马河，今安徽滁州城西北），直抵城下。真可谓出其不意，攻敌不备，南唐将士面对后周军的突然袭击，大惊失色，一片混乱。皇甫晖来不及整军，只好且战且退入城内，拉起护城河上吊桥自守。赵匡胤追至城下，指挥士兵骑马涉水攻城。皇甫晖见势，站在城头高喊：“人各为其主耳！愿容我布阵成列以决胜负，休得迫人太甚！”赵匡胤豪爽地笑道：“姑且让汝多活片刻，又有什么妨碍！”于是皇甫晖放下吊桥，整军出战。赵匡胤却乘其队伍出城混乱之机，一马直入敌阵，大呼道：“吾止取皇甫晖，他人非吾敌也！”冲到惊呆了的皇甫晖马前，手起剑落，一剑砍中他的头部，皇甫晖跌下马来，被一拥而上的后周士兵生擒，另一大将姚凤也在乱军之中成了俘虏。主将既被擒，其手下将士顿作猢狲散，滁州落入后周军之手，清流关也不战而下。
皇甫晖原为后唐庄宗手下悍将，后晋末年契丹军攻陷汴京，他不愿奴事契丹，就率众归降南唐，受到南唐元宗的重用。皇甫晖虽重伤被俘，但在周世宗面前毫无怯色，且不肯接受治疗，终至伤重而死。然而皇甫晖对赵匡胤之勇悍却甚为服气，他对周世宗说：“吾昔日屡与契丹作战，未尝见兵精如此者，亦未尝见赵将军如此英武者。”
滁州之战，是赵匡胤升任殿前都虞候以来独立指挥的第一场大胜仗，由此奠定了他在军中的牢固地位，对他来说有着极为重要的意义。所以在宋仁宗时，宋廷特意在滁州建立“端命殿”，以纪念“应天顺人，启运证极”的宋太祖赵匡胤“历试于周，功业自此而成，王世自此而始”。
在赵匡胤的政治生涯中，对其影响最大的，一个是周世宗柴荣，另一个无疑应是赵普了。赵普与赵匡胤的君臣“风云际会”，在宋人的种种记载中，自然富于传奇色彩，而其中为最者当数两宋之交的王铚《默记》和王明清《挥麈后录》的相关记载了：
当赵匡胤领兵数千进攻滁州城外清流关南唐守军失败之后，又聚兵关下，担忧明日南唐兵再次出战时，自己难以抵挡。此时正好听说附近村庄中有一位在村中教学的赵学究，镇州（今河北正定）人，“多智计”，村民有争执诉讼之事，多请他来判决其中曲直是非。正彷徨觅计的赵匡胤就前往拜访问策，那赵学究出谋献策道：“我有因败为胜、转祸为福之奇计。今清流关下有一偏僻小径，人无行者，虽守军亦不知之。小路绕行于山岭之背，可以直抵滁州城下。现正遇西涧水势大涨之时，彼（指南唐兵）必谓我既败之后，无敢袭其后者，如能由山背小路率奇兵，渡西涧水猝至城下，斩城关而入，即可以成功。”赵匡胤大喜，且请赵学究指示其路，赵学究亦不推辞，并遣人做向导。后周军于是得以绕出清流关后，击败南唐兵马，生擒唐将皇甫晖、姚凤，攻占了滁州城。王铚《默记》特别说明，那与赵匡胤初次定交的赵学究，即是日后终于成为宋朝重臣的赵普，其业绩堪比两汉开国功臣萧何、曹参。
这一记载，被后世不少史家视为信史，如明代学者李贽在《藏书名臣传》中称赵普“初与太祖相遇，其事甚奇”，下面便引《默记》之文以为根据。清代史学家赵翼《陔馀丛考·赵普遇合》中也以《默记》之记载立说。就是在当代，不少涉及赵匡胤与赵普关系的著作中，还大都将《默记》的记载作为信史来引用。然而深入考证赵普的生平、行踪，就可以发现这一说法的不可信。
据《资治通鉴》、《宋史·赵普传》及宋太宗御撰的《赵普神道碑》等文献记载可知，赵普年轻时就入藩镇幕府，约在后周显德初年，被永兴军（今陕西西安）节度使刘词任为府衙从事。刘词卒，上遗表向朝廷举荐赵普，希望加以录用。此时周世宗正用兵淮上，赵普便也来到军前效力，正好传来赵匡胤攻取滁州的捷报，宰相范质便授任赵普为滁州军事判官，协助赵匡胤处置州务民事。赵匡胤与赵普一接触，就感觉赵普谈吐不俗，很是看重他。在赵匡胤攻克滁州之日，抓获了强盗百余人，按律皆应处死，赵普怀疑其中有无辜者，便请示赵匡胤说：“为何不先审讯，然后再作决断！”经审讯后，无罪释放者十之七八。赵匡胤由此甚为钦佩赵普的才干。此次战事结束，赵普调任渭州军事判官。当年十月赵匡胤以功拜节度使后，即选任赵普为节度推官。赵普由此正式进入赵匡胤的幕府，一代君臣风云际会由此拉开了序幕。
对于赵匡胤与赵普的初次相见，在宋代笔记中还有其他传奇说法。如《孙公谈圃》载赵普曾经在汴京的赵匡胤家中为学究；《续湘山野录》说赵普和赵匡胤、赵光义兄弟同游长安时在酒家中遇见陈抟；《丁晋公谈录》记载了赵匡胤“侧微”时赵普从之游的一些事情，等等。不过这些记载，仅仅属于传说，而非史实。
在五代乱世，武人当政，但他们不知如何治理国家，于是搜罗了许多文人谋士作为其幕僚，亦称幕宾，为其出谋划策，代写奏札、信函等。在幕府中，一般有好几个谋士，其中起主要作用的称谋主。节度使幕府中的谋主，名掌书记。此类谋主，当其所服务的藩帅登上帝位后，都成为中枢重臣，执掌朝政。如后唐庄宗李嗣源的谋主安重海，后晋高祖石敬瑭的谋主桑维翰等。当时赵匡胤的幕府中，已有数人，而起初为赵匡胤谋主的，是掌书记吕馀庆。不过到显德六年（959年），赵匡胤改任归德军节度使时，赵普替代吕馀庆任掌书记，成为赵匡胤的名副其实的谋主。
赵普能成为赵匡胤的谋主，一方面自然出于足智多谋的赵普在帮赵匡胤提高地位、扩充势力等方面立下了汗马功劳，使得赵匡胤始终深受周世宗的信任，从而在朝廷中的权位不断得以提升；但另一方面，即赵普能在相对短的时间内获得赵匡胤极其信任的主要原因，是他与赵匡胤家结下的私谊。
据史书记载，在周世宗派遣赵匡胤率军奔袭滁州的同时，闻听扬州无备，便急遣马军帅韩令坤等率本部军马奔袭扬州，即在赵匡胤攻取滁州之后没有几天，韩令坤先后攻占了扬州、泰州（今属江苏）。当时赵匡胤的父亲、行营马军副都指挥使赵弘殷也随韩令坤进袭扬州，但数天后就因染病而先行北归。归途中经过滁州附近，听说统领殿前司精兵的儿子赵匡胤打了大胜仗，占领了滁州，就前来滁州见儿子。到滁州城下时，正好是半夜，赵弘殷就命部下大声叫喊城上守军打开城门，让自己进城。赵匡胤闻讯登上城头，看见父亲带着一队兵马在城外，就说道：“父子虽是至亲，但城门启闭乃是王家之事，儿不敢奉命。”于是赵弘殷只得待在城门外休息，等到次日天亮后才得以入城。历代史家，尤其是宋代史家，对赵匡胤这件事评价甚高，说赵匡胤“勇于战，谨于守”，忠于王事而不顾私情。不过此事的另一面却有意无意地回避了，即赵匡胤忠于王事的结果，使其已染病的父亲病情陡然加重，无法上路回汴京去，而只得停留在滁州疗病。但不久，因南唐军反攻，扬州形势恶化，周世宗派赵匡胤率军东进增援韩令坤，于是照料赵弘殷的事情就托付给了赵普。据《宋史·赵普传》等记载，赵普确实尽心尽力，“朝夕奉药饵”，“朝夕无倦”，赵弘殷颇为感激，便“待以宗分”，也就是说把同姓的赵普当作了自己的家人。疗养了一些时间后，赵弘殷的病情稍有好转，但随着周世宗集中兵力围攻寿州，使扬州、泰州等地又被南唐所夺，滁州也被后周军队主动放弃了。赵弘殷也只得抱病登程，再向汴京进发。路上可能还是由赵普侍奉照顾，但赵弘殷终因病情恶化而死于归途，时在七月二十六日，不知赵普是否仍在其身边，为其送终，也未有文献记载在赵弘殷死时，赵匡胤、赵光义兄弟是否在其身旁。据《资治通鉴》所载，六月间，赵匡胤自六合领兵归京，途经寿州城下，正逢围城周军遭到守城唐军偷袭，损失不小，军心动摇，因而特意在城下驻留旬日，后周军队因此复振，围城愈紧。由此推测，赵匡胤当赵弘殷死时，并不在其身边，正因为这一缘故，赵普就与赵匡胤一家结下了他人所不能比拟的亲密关系，赵匡胤的母亲更视赵普如家人，这显然是赵普得到赵氏兄弟充分信任的重要原因。
因此，赵普进入赵匡胤的幕府，可以说是赵普发迹的第一步，也是赵匡胤集团正式形成的开端。
继滁州大捷后，赵匡胤的又一战绩是威镇六合（今江苏六合）。
南唐失去滁州，犹如失去屏障和后盾，既为金陵担忧，又为寿州孤立无援而担忧。为了挽救这一危机局面，便组织力量卷土重来。派陆孟俊自常州（今江苏常州）率兵万余人渡江反攻泰州（今江苏泰州），泰州的后周守军不战而逃。陆孟俊又乘势进军扬州（今江苏扬州），镇守扬州的是后周的大将韩令坤。韩令坤担心寡不敌众，想放弃扬州把兵撤回。决心统一天下的周世宗，对这种退兵的怯懦行为甚为不满，立即派张永德率兵前往支援，又派赵匡胤率兵两千出镇六合，以便对各军进行策应和监督。
赵匡胤把兵开到六合后，针对扬州兵的怯懦行为，公开宣布：“扬州兵敢有过六合者，断其足！”
这样一来，就迫使已撤离扬州的韩令坤重新进入扬州。由于既有张永德的援军到来又有赵匡胤的斩足令，韩令坤觉得只有固守了。不久，韩令坤在扬州城东打败南唐兵，俘杀主将陆孟俊。
此时，南唐又派诸道兵马元帅齐王李景达率兵两万自瓜步（江苏六合东南）渡江进犯六合。李景达把兵屯驻在距离六合仅20里的地方，但在那里设栅不进。
在南唐兵设栅不进时，赵匡胤的部将向赵匡胤提出进击的要求，赵匡胤说：“对方设栅自固，这说明他们不了解我们的情况，有怕我们的思想。我们兵不满两千，假若前往出击，对方一定会知道我们人数很少。不如等他们来攻击我们，到那时再打击他们，这样一定会取胜的。”
过了几天，南唐兵果然来犯六合，赵匡胤率兵奋力还击。后周兵虽然不满两千，但在交战中个个勇猛非常。真是强将之下无弱兵。在十倍于己的敌人面前，后周兵毫无惧色，终于大败南唐军。有五千多南唐兵被杀或被俘。其余一万多人溃不成军，各奔他乡。在争船渡江中，淹死在江里的不计其数。经此一战，史家评论说：“唐之精英尽矣。”
自滁州一战，赵匡胤的名字已经使敌人听而胆战；赵匡胤的形象，已经使敌人望而生畏。既然如此，赵匡胤索性就把自己的战马、铠甲衣冠弄得更鲜明，让敌人老远一看，就知道赵匡胤来了，立时产生恐惧感。同时对自己的将士，也同样能起到监督、鼓舞的作用。六合一战，更使赵匡胤威名远扬。
赵匡胤治军严格，在六合一战中，他又给将士一个严厉的教训。正当两军交战中，赵匡胤在军中骑马往来巡视，见到怯懦不前者，就用剑在他的皮帽子上砍个痕迹。第二天在士卒集合时，普遍地检查一遍帽子，凡是帽子上有剑痕的士卒全都叫出来，当众宣布他们临阵的怯懦罪状，然后把这数十人全部杀掉。这样一来，以后在交战中士兵个个奋勇争先，谁也不敢怯懦后退了。
由于赵匡胤战功卓著，从六合班师后，世宗柴荣授给他匡国军节度使和殿前都指挥使要职。此时的赵匡胤，已成为后周世宗朝的重臣。
寿州城连年围攻不下，周世宗对此深感不安。
南唐为了保住寿州重镇，李景达自濠州（今安徽凤阳东）派兵增援。大军屯驻在紫金山上，一连排列十几个军寨，如同连珠一般。这些营寨与寿州城烽火晨夕相应，又筑甬道，直抵寿州城，以便向城中运粮。
为了加速进取，增援围攻寿州的后周军，显德四年（957年）春，周世宗再度御驾亲征，三月渡过淮水，抵达寿州城下，大军屯驻在紫金山南。
周世宗首先派赵匡胤攻击南唐的先锋寨及北山一寨。赵匡胤很快攻破两寨，斩杀敌兵三千多人，还切断甬道，使南唐兵首尾不能相顾。继而后周军进攻紫金山南唐军各寨，各寨相继被攻破，杀获士卒一万余人，许多将领被俘。后周军沿长江两岸追杀敌人，南唐兵战死、溺死及降者，近四万人。获得船舰及粮食等，皆以十万数。寿州城守将刘仁瞻，见粮尽援绝，只好献城投降。久攻不下的寿州城，终于被攻下了。
在这次战役中，赵匡胤又立了大功，回朝后，改领义成军节度使。
显德四年冬，世宗柴荣又一次挥兵南下，这次出兵的重点，是征伐濠（今安徽凤阳东）、泗（今安徽盱眙北）二州。濠、泗二州，也是颇具战略意义的要地，各有重兵防守。濠、泗的得失，将对南唐的局势发生直接影响。
这次出征，赵匡胤仍是主要角色，他担负着先锋的重任。
后周军于十一月渡过淮水，直到濠州城西。濠州东北十八里有滩，南唐兵在上设立栅子，以为有水、栅环绕，后周兵一定进不去。没想到世宗率数百甲士乘着骆驼在前，赵匡胤率骑兵紧随在后，涉水攻入栅内。又有李重进攻破濠州南关，有水军攻入城北水寨，焚烧战船七十余艘，杀敌两千余人。接着又大破南唐军于漳州东边的洞口，斩首五千余级，投降者两千余人。
濠州归降后的第三天，后周军便开到泗州城下。赵匡胤率兵先攻城南，放火烧了城门，攻破水寨及月城，泗州守将献城投降。
显德五年（958年）三月，周世宗率兵自淮北追击南唐军，赵匡胤率兵自淮南追击南唐军，且战且行，金鼓声闻数十里。追至捷州（今江苏淮安）西北，大破南唐军。世宗挥兵继续东追，赵匡胤为先锋，所向披靡，大获全胜。南唐主只得奉表求和，举国内附，献出江北14州，60县，每年向后周贡物10万。
四月，周世宗率军自扬州北还。
周世宗回朝后，对臣下论功行赏，赵匡胤功劳最大，授“忠武节度使”。
显德六年（959年）三月中旬，经过近一年的精心准备，周世宗下诏亲征契丹，以收复燕云失地。并命义武节度使孙行友派兵马加强定州（今属河北）两山路的戒备，以阻止北汉出兵救援契丹；命侍卫亲军都虞候韩通等率领水陆军作为前锋先行出发；令各路兵马集结沧州（今属河北），随从皇帝亲征。二十八日，周世宗一身戎装，自汴京出发北征。
没几天，韩通奏报说从沧州进入契丹境内的水道已得到修治，并在沧州以北的乾宁军（即辽之宁州，今河北青县）南构筑了栅壁，修补河道，开挖排水用的游口三十六处，可直通属于十六州中的瀛州和莫州（今河北任丘北）。于是周世宗率军急速北进，于四月十六日抵达沧州，然后顾不上休息，当日率步骑数万直趋契丹边境。为了隐蔽作战意图，周世宗未走人们常行之道，故而民间皆不觉知。次日，周世宗来到乾宁军，守城的辽宁州刺史王洪进开门出降。随后周世宗命令韩通为陆路都部署，赵匡胤为水路都部署，水陆并进。周世宗坐龙舟随水路顺流而行。
后周战舰如云，旌旗蔽天，首尾相连，绵亘数十里。两天后，周世宗抵达独流口（今天津西南独流镇），再溯流而西，直抵益津关（今河北霸州）下。益津关与瓦桥关（今河北雄县旧南关）、淤口关（今河北霸州东信安镇）合称三关，是契丹在幽州正南防线上的三座重要关隘。但由于此时契丹国内统治不安定，无暇顾及南线防务，加上向来是契丹骑兵南向出击，而从无中原军队主动北伐的举动，因此，根本未作守城准备的契丹守将，面对兵行神速的后周军队进逼城关，自然无法抵挡，纷纷选择举城迎降。所以周世宗一到关前，辽益津关守将终廷辉便举城归降。
由于自益津关往西水道渐狭，大船无法行驶，周世宗遂舍舟登陆，策马西行，迅速接近瓦桥关，露宿于野地。次日，赵匡胤奉令率兵直抵关下，辽瓦桥关守将姚内斌出降。周世宗进驻瓦桥关，辽莫州刺史刘楚信和辽淤口关守将不敢抵抗，遣使来降。五月一日，侍卫亲军都指挥使李重进与随征诸将纷纷赶到瓦桥关会回合，兵强马壮，军容甚壮。辽契丹瀛州刺史高彦晖见向北退路已被截断，孤城难守，只得举城投降。至此，三关以南失地，全被后周所收复。
周世宗自下诏亲征至此仅42天，而出京师至此只有短短的30天，因契丹边关城池守将望风归顺，一举收复三关（益津关、瓦桥关、淤口关）三州（宁州、莫州、瀛州），共得17县、一万八千余户。当地百姓本不愿受契丹统治，故纷纷捧着酒食迎接后周军。
二日，周世宗于瓦桥关行宫中宴请随征诸将，商议北取幽州事项，但诸将却颇满足于既得之胜果，而对集聚于燕山一带的契丹军主力甚为忌惮，不愿继续北进，皆说：“陛下离京才四十二日，兵不血刃，北举燕南之地，此不世之功。今虏骑皆聚幽州，未宜深入，若贸然进军，一旦有失，便前功尽弃。”但周世宗对此论调颇不以为然，认为：“乘胜长驱，正如破竹之势，怎可中辍？”当天即令先锋都指挥使刘重进等将领先发，在瓦桥关北击败契丹数百游骑，攻占了距离幽州仅120里的固安（今属河北）。次日，周世宗亲自至固安北的安阳水（即今水定河）视察，命令架设桥梁，以备大军通行。是日周世宗自固安还宿于瓦桥关。
据说当天日暮时分，周世宗回至瓦桥关，因对战局发展甚为乐观，便兴致勃勃登上了关外一座小土山，以观察三军军容。听到皇上驾临，当地父老百余人持牛酒，上山来献。周世宗问：“此地何名？”对曰：“历世相传，谓之病龙台。”古代向以“龙”来比拟天子，身为天子的自己今日所处的小土山竟然被称作“病龙台”，周世宗不禁大为黯然，即刻下山上马驰去。当晚，周世宗就突然感到身体不舒服，只得卧床休息，欲待病情好转后，即挥兵北取幽州。据宋人笔记记载，当时还流传着一则相类似的谶言，说：当初幽州有人闻听周世宗将至，便说：“此不足忧。天子姓柴，幽州古称燕地，燕者亦烟火之谓也，此柴入火不利之征兆，安能成功！”至此果如其言。
其实，透过这些似乎颇为神秘的传言表象，就会发现周世宗病倒于北伐途中实有其必然性：周世宗自即位以来至此仅4年多时间，却已5次统兵亲征，鞍马劳顿，甚为疲惫；亲征得胜回京以后，又日夜操劳国事，难得休息。而周世宗的做事风格又是事必躬亲，连一些很琐小之事也每每亲自过问，如《资治通鉴》等史书上都曾提到：周世宗第三次亲征淮南时，想派兵从水路进攻南唐，然而自淮河到长江之间有一段河道无法疏通，施工者称由于长江水位高于淮水，一日掘通必将引起江水倒灌。周世宗得知后便亲自前去观察，并于数日后传下手谕，竟然有具体施工方案，匠人依法施行，果然很快疏通了河道，后来水军战舰顺利进入长江。如此事无巨细，一概事必躬亲的作风，难免极大地损害了周世宗的心力和健康。在此次亲征幽州之前，就有大臣鉴于天子健康状况不佳，而劝说道：“待圣体稍安之后再行北伐，也不为晚。”但不被他接受。果然值此北伐关键时刻，系“社稷安危、万民祸福”于一身的周世宗坚持不住了。
四日，义武节度使孙行友攻拔易州（今属河北），擒获契丹刺史李在钦，献于行宫，周世宗令押赴军市斩首。五日，下诏以瓦桥关为雄州，益津关为霸州，征发数千民夫修筑霸州城池。六日，命大将刘重进统兵出土门（今河北获鹿西南）击北汉，以阻止北汉出兵增援契丹。但至七日，周世宗病情加重，卧床不起，在随驾文武大臣的苦苦劝说之下，终于同意还京城养病。还师之前，周世宗任命韩令坤为霸州都部署，陈思让为雄州都部署，各率所部将士镇守二州，以作为今后再次北进的基地。
对于周世宗北征契丹却因患急病而退兵，致使功败垂成，人们大都惋惜不已，认为当时契丹国内上有昏主，而民不附，是夺回燕云十六州的最佳时机。日后北宋建立后，倾全力经营南方，待削平南方诸割据政权之后再调头向北时，辽穆宗已死，契丹国内统治已得稳定，国力渐强，从而失去了千载难逢之良机，恢复燕云失地终成空谈。但也有人指出，周世宗虽然几乎兵不血刃地拿下了三关之地，然而这并不意味着后周军就能轻松地取得幽州。这是因为其一，辽廷对三关之地并不重视，据说辽穆宗在得知后周取得三关的消息后，竟轻松地表态，这些地方原本为汉人之地，现在被其夺回也不值得可惜。但对辽朝在南部的重镇幽州，其态度就大为不同了。在大臣们的劝说下，“睡王”辽穆宗也从酣饮中醒来，一面迫使臣去督促北汉出兵援助自己，一面将行营从上京（今内蒙古巴林左旗附近）南移至靠近幽州的草原上，以便就近指挥契丹兵马反击后周军的进攻。其二，守卫三关之地的将领大都为汉人，而精锐的契丹骑兵却屯驻于燕山之北，并未受到后周军队的打击。当时后周军队在与后蜀、南唐及三关辽朝守军的作战中屡获大胜，而契丹兵马因国内政局动荡而有所削弱，但究其实力而言，后周实无必胜的把握。而这实为将领们皆劝说周世宗不要“贸然进军”、“不宜深入”幽州之境的真实原因。此后宋太祖赵匡胤实行“先南后北”的一统天下之方针，先荡平南方诸政权，然后再北攻北汉、契丹，其原因也当在此。史书上称周世宗大举北征以取幽州，契丹人闻之，“君臣恐惧，沿边城垒皆望风而下，凡藩部（此指契丹族等人）之在幽州者，亦连宵遁去”。但这大概只是出自中原人的夸大，在有关契丹文献中，并不见类似的记录，且从辽穆宗的行动方向上看，这样的事情恐怕也不会发生。不过，从日后的形势发展来看，中原政权从辽朝手中夺回燕云十六州的时机，当时确实要较北宋初期更为有利。
虽然北伐幽州计划半途夭折，但领兵随行的赵匡胤却由此进一步强化了自己在军中的地位，从而为攫取国家最高权力奠定了基础。
是月八日，周世宗离开雄州南返，并于三十日回到汴京。自离京北征至此时返回，总计才六十天，但周世宗的健康情况已有着天壤之别。返回京城之后，周世宗的病情日趋沉重。六月二日，周世宗因爱女夭折而悲恸不已，使得其病情日益恶化。十九日晚，一代明君周世宗柴荣病逝于宫中万岁殿，年仅39岁。八月，他被尊谥为“睿武孝文皇帝”，庙号世宗。十一月初，被葬于庆陵。
周世宗大志未酬，英年早逝，让世人扼腕不已；但其所开辟的统一大业已不可逆转，而在北宋建立之后，由宋太祖赵匡胤及其后继者，依靠后周时形成的强大的政治、经济和军事实力，最终结束了晚唐、五代时期诸侯割据的混乱局面。