更始帝刘玄即位后，派王凤、王常、刘秀进攻昆阳(今河南叶县)。他们很快地打下昆阳，接着又打下了临近的郾城(今河南郾城县)和定陵(今河南郾城县西北)。南阳一带的情况使王莽震惊，调兵遣将；很快集结了43万人马，号称百万，命司空王邑与司徒王寻率领前往镇压。王邑、王寻从洛阳出发，旌旗车辆千里不绝。刘秀这边，驻守在昆阳的只有八九千人。有的将领在昆阳城上望见王莽的军队人马众多，怕对付不了，主张放弃昆阳，回到原来的据点去。刘秀非常冷静地向将领们说道：“现在粮草无多，来敌强大。并力抗敌，还有打胜的希望，要是分散，必然被消灭，而且宛城还没攻下，来不了救兵，昆阳一失，一天之内，各军也就全都完蛋。现在怎么不同心同德，共建功名，反而只想看守自己的妻子和财物呢？”将领们觉得刘秀说得有道理，但是又觉得王莽军兵力强大，死守在昆阳也不是个办法。刘秀就决定，由王凤、王常守城，自己和李轶等13人骑马乘夜闯出城南门，召集在外的军队。王莽军没有防备，就给他们冲出了重围。
刘秀到郾县、定陵一带，把那里的军队全部集合起来救援昆阳。将领们舍不得财物，要求留一部分兵力看守。刘秀劝他们说：“现在咱们到昆阳去，把所有的人马集中起来。打败了敌人，可以成大事，立大功。要是死守在这里，敌人打来了，咱们打了败仗，连性命都保不住，还谈得上财物吗？”将领们被刘秀说服了，才带着所有人马跟着刘秀上昆阳来。刘秀亲自带着步兵、骑兵一千多人组织一支先锋部队，赶到昆阳。他们在离王莽军四五里的地方摆开了阵势。王寻、王邑一瞧汉军人少，只派了几千兵士对付。刘秀趁敌军还没有站稳阵脚，先发制人，亲自指挥先锋部队冲杀过去，一连杀了几十个敌人。将领们的士气随之提高，几路人马掩杀过去，杀敌近千人，士气大振，无不以一当百，王寻、王邑被迫后退。刘秀又率领3000敢死队，从城西直冲敌军的中军地带。王邑、王寻十分轻敌，下令军队各守营地，不得移动，只率领一万余人迎战结果大败。大军不敢擅救，王邑被杀。
昆阳城里的王凤、王常见外打了胜仗，就打开城门冲了出去，两下夹攻，王莽军队四处奔逃，相互践踏，伏尸百里，水为不流，王寻带着剩下来的几千人逃回洛阳，刘秀缴获的军实辎重，不计其数，用了一月的时间没有收拾完毕。
昆阳一战，敲响了王莽政权的丧钟，刘演刘秀也因此声名鹊起。王莽为之坐立不安，忧懑不食。海内豪杰蜂拥而起，杀掉州郡官吏自称将军，接受更始皇帝的年号，等待诏命。
正当此时，新市、平林军的将领们看到刘演、刘秀兄弟的威名日益大起来，心中不安，劝刘玄除掉他们，甚至连本来与刘演兄弟关系密切的李轶也转脸事新贵。刘玄自然感觉到刘缤兄弟是榻旁之虎，于是，刘玄准备杀刘缤和刘秀。刘玄弄了个鸿门宴，准备杀掉刘缤，但这个刘玄也许想做当年的项羽吧，放了刘缤。不过刘玄并非项羽，他不过是因胆怯没有下手。刘演总算逃过一劫，但不久后，他手下就把他带进了阴曹地府。这个手下是刘稷，倒有些匹夫之勇，听说刘玄想杀刘演，便破口大骂。他的话很快传到刘玄那里。刘玄就把这个有勇无谋的笨蛋将军给抓了起来，刘演前去说情，也被刘玄抓起来，与刘稷一同杀了。
按常理，刘秀肯定不会饶过刘玄，一定要找他算胀，以报杀兄之仇。但是，刘秀自己有自己的考虑。他非但没有找刘玄算账，还赶紧跑到宛城请罪，面见刘玄，仍然是和颜悦色，压根儿就不主动提长兄被杀一事。他孝服不穿，丧事不单，言谈饮食犹如平时。而刘秀每当独居，总是不喝酒、不吃肉，以此寄托哀伤。身边的人发现他枕席上有哭泣的泪痕，叩头劝他自宽，他却否认说：“没有的事，你不要胡说。”
刘秀如果他不能克制，质问刘玄，很可能就被杀害，与其兄一样下场，那还有什么宏图大志可言。况且自己也是有功之臣。在昆阳大战中，他率十三骑突围求援，建立奇功。刘秀如果述说一下光荣历史，或许会讨好刘玄，增强他对自己的相信度。但刘秀却只字不提，自有他的高招。刘玄见刘秀没有反对他的意思，有些惭愧，拜他为破虏大将军，封武信侯。
公元23年，刘玄的军队相继拿下了长安和洛阳。刘玄打算以洛阳为皇都，命刘秀前往修整宫府。刘秀到任，安排僚属，下达文书，从工作秩序到官吏的装束服饰，全都恢复汉朝旧制。当时关中一带的官员赶来洛阳迎接皇帝刘玄去长安，见大红大绿，胡穿一气的刘玄将领们感到滑稽可笑，而见到刘秀的僚属却肃然起敬。一些老官员流着泪说：“没想到今天又看到了汉朝官员的威仪！”
经营河北一统乾坤
刘玄到了洛阳，需要派一员亲近大将代表朝廷去河北一带，宣示朝廷旨意，要那里的郡国遵守朝廷的诏命。经过一番争议，选定了刘秀。
刘秀就以更始政权大司马的身份前往河北。刘秀在河北，每到一处，考察官吏，按其能力升降去取；平反冤狱，释放囚徒；废除王莽苛政，恢复汉朝的官吏名称。所做之事，均都顺应民心，因而官民喜悦。
当时的河北最大的势力是王朗，他自称是刘邦的后代，号召力很大，结果很快被刘秀消灭。消灭王朗以后，在清理缴获的文书档案时，发现官吏与王朗勾结一起毁谤刘秀的材料有几千份。如果追究起来，会引起一大批人逃跑或造反。刘秀根本连看也不看，把官吏们召集起来，当面一把火烧掉，真正起到了“令反侧者自安”的效果，使那些惴惴不安的人下定决心跟刘秀到底。
刘秀初到河北之时，兵少将寡，地方上各自为政，无人听他指挥，虽能“延揽英雄，务悦民心，立高祖之业”，但毕竟没有大量军队。他为王朗所追捕，曾多次陷窘境。后来，他逐渐延揽了邓禹、冯异、寇恂、姚期、耿纯等人才，又假借当地起义军的名义招集人马，壮大声势，并联合信都、上谷、渔阳等地的官僚集团，才算站住了脚。由于他实行宽厚的政策，服人以德不以威，众人一旦归心，就较为稳定。
更始皇帝派使节赶到河北，封刘秀为萧王，并命令刘秀停止一切军事行动，与有功的将领赶到长安去。这表明刘玄已经对刘秀不放心，刘秀便以“河北未平”为理由，拒绝应征去长安。刘秀与刘玄的裂痕从此开始明朗。
刘秀认为“柔能制刚，弱能制强”，他多以宽柔的“德政”去收揽军心，很少以刑杀立威。公元24年秋天，刘秀调集各郡兵力，先后在馆陶(今山东馆陶县)、蒲阳(山名，在今河北省满城县)等地击破并收编了铜马、高潮、重连等农民起义军。刘秀知道被收编的将领对他半信半疑，心怀不安，就“封其渠帅为列侯”，下令投降的将领各归军营整顿自己的军队，自己一个人骑马来到铜马军营，帮他们一起操练军士。铜马将士议论说：“萧王如此推心置腹地相信我们，我们怎能不为他效命呢？”刘秀直到把军士操练好，才把他们分到各营。铜马义军受到刘秀的如此信任，都亲切地称他为“铜马帝”。由于收编铜马军，大大加强了刘秀的军事实力。
这时，以樊崇、逢安、徐宣等人为首的赤眉军，正迅猛地向长安进兵。刘秀认为争夺天下的时机已经到来，于是拉开争夺天下的架势，并将河北事务一一安排妥当，便带领军队回到冀中、冀北一带。一路上将领们纷纷请求刘秀称帝，刘秀开始外假惺惺地加以拒绝，将领们连劝了几次，刘秀这才有些动心，但还是有些犹豫不决。正当此时，有个名叫强华的儒生，棒着赤符从关中来见刘秀，说：“刘秀发兵捕不道，四夷云集龙斗野，四七之际火为主。”这句话的意思是说：“四七”是28，从公元前206年刘邦称帝至公元22年刘秀起兵是228年；火是指汉朝，按阴阳五行说汉朝舒火德。这表明，刘秀乃“受命天子”，要再不做天子，那就不仅违背属望，也要违背天意了。刘秀得了天时又得人心，终于答应称帝，于是在公元25年称帝，重建大汉。
刘秀即位后，首先派兵攻占据了五社津(在今河南巩县北)等要塞，然后下令包围洛阳，这时守洛阳的是李轶、朱鲔两人。这两个人都曾劝刘玄杀掉刘演，是刘秀的仇人。李轶在刘秀大军的包围下，便来信说自己情愿归降。刘秀却把李轶的信交给太守、郡尉一级官吏传阅，消息很快被朱鲔知道了，他非常生气，于是派人刺杀了李轶，从而引起洛阳守军的混乱，士气也随之大落。刘秀一箭双雕，既分化瓦解了敌军，又借刀除掉了仇人。这时，刘秀又派原是朱鲔部下的岑彭劝朱鲔投降，并说：“干大事的人不计较小的怨恨。朱鲔要是现在投降，可以保住官爵，怎么会杀他的头呢？我对着面前的黄河发誓，绝不食言！”岑彭去见朱鲔，把刘秀的话说了一遍，朱鲔相信了，于是投降。刘秀大喜，任命朱鲔为平狄将军，并封他为扶沟侯。进入洛阳后，刘秀下令严禁军队暴横抢掠，结果将军萧广违犯军纪，纵兵横暴，被处死刑，使得洛阳百姓很快从内心归顺了刘秀。
这时，刘秀最大的对手，就只剩下赤眉一支起义军了。这赤眉军毕竟是一帮流寇，没有战略眼光，因而抢了一城、吃了一地，放弃一地。在流动过程中一路受到刘秀大军的追击阻截，损失惨重。公元27年，疲惫不堪的赤眉军在宜阳被刘秀亲率大军包围，拥有10余万人的赤眉军竟然一时不知所措，只得投降。刘秀下令给饥饿的投降士兵发放食物；又把他们集合起来，排列在洛水岸边，骄横地对樊崇等人说：“是不是对投降后悔啊？现在放你们各回军营，指挥你们的军队，和我决个胜负。我不想强迫你们服气。”吓得徐宣等人急忙叩头说：“我们出了长安，君臣就商量归降听命，只是手下愚昧无知，不能事先告诉他们。现在能够投降，就像走出虎口，回到慈母的怀抱，诚心诚意地欢喜，一点也不后悔。”刘秀哈哈大笑，说：“你可算是钝刀中的快刀，庸人中的能人了。”
平定赤眉后，刘秀又经过十几年的时间，才最终结束了群雄割据、山头林立、刘邦的后代割据一方称王称霸的局面，取得天下的统一。
以柔治国律己责人
统一天下后，刘秀总结前朝教训，确立了一套新的治国方略，其核心是好儒任文、以柔治国。
刘秀“未及下车，先访儒雅”，想方设法把一些着名儒学人物拉到自己的身边，封官授爵，以礼相待，使得他身边很快就集中了如范升、陈元、郑兴、杜林、卫宏、刘昆、桓荣等一大批当时的着名学者。
刘秀自己就是一个爱好儒学的人。当朝廷议事结束以后，经常与文武大臣一起讲论儒学经典里的道理，直到半夜才睡觉。刘秀有时亲自主持和裁决当时今文经学和古文经学的争论。自从平息隗嚣、公孙述以后，除非紧急时刻，刘秀从不讲军旅问题。
刘秀为了适应由取天下向守天下转变的这一根本需要，他逐渐改变了官吏队伍的素质和结构，命令多数在战争中凭军功提拔起来的功臣交出手中的权力，各自回到家中养尊处优，用文吏职代功臣。刘秀还大力缩减自汉武帝时以来大为膨胀的官府及吏员设置，合并官府，减少吏员，使费用大为节省，减轻了人民的负担。
刘秀常常显示出一种恢廓大度、平易谦和的气貌。公元29年，割据陇右的隗嚣分别接到公孙述和刘秀的招降信，犹豫未决，就派他的将军马援先后去公孙述的成都和刘秀的洛阳考察。马援到成都，公孙述接见他时戒备森严，而等到了洛阳，刘秀接见马援时，却没有升堂坐垫，只是便衣便服，独自一人接见马援。刚见马援，他就微笑着说：“您邀游在两个皇帝之间，见多识广。今天见到您，我深感惭愧了。”马援见刘秀如此平易谦和，立即叩头说：“当今的局势下，不只是君主在选择臣下，臣下也在选择君主。我现在从远方来，陛下接见我连警卫都没有，就不提防我是间谍刺客吗？”刘秀笑着说：“你不会是刺客，只是个说客罢了。”马援心悦诚服，回去后劝隗嚣归附刘秀。隗嚣不听，他就脱身自己归服。
太原郡(治晋阳，在今大原市以南)有很多春秋时晋国公族的后裔，他们对新的统治者常常保持一种对立情绪，不肯称臣。以至于到刘秀时期，大原仍被称为“难化”之地。刘秀以恢廓大度、平易谦和的姿态，来对待他们，很快就令其心悦诚服。
刘秀在以柔道治理国家后，颁布了一些有利于奴婢的政令。他先后九次发布释放奴婢和禁止残害奴婢的命令。之后，并多次下令免罪徒为庶民，减轻租税徭役，发放赈济，兴修水利，并减四百余县，精简官吏，节省开支，抑制豪强，巩固中央集权。
为了加强皇权，刘秀还颁行图谶，神化皇权。他本来是不相信这些的，但后来发现它确实是支持和维护自己统治的“法宝”，便大肆推行，到了晚年还宣布图谶于天下，作为法定的思想统治工具。
刘秀在位期间，从不放纵奢侈。他不喜饮酒，不喜听音乐，手不持珠玉。刘秀即位后，只有皇后、贵人有爵秩，贵人的待遇只有谷数十斗。此外有美人、官人、才女三等，均无爵秩和规定的待遇。刘秀在世时要建陵墓，特意叮嘱地面不要大大，不要起高坟，低洼处只要做到不积水就可以了，将来要像汉文帝加样。不随葬金宝珠玉。
刘秀对于臣下的歌功颂德阿谀奉承，常能持一种清醒的、有时是厌恶的态度，而表扬一些刚正不阿的官吏。有一次，刘秀外出打猎，直到深夜才回来，他想从洛阳城的东北门进城，结果守门的郅恽拒不开门。刘秀没法，只好转到东城门进了城。第；天郅恽上书批评了刘秀一顿，但刘秀却赏了郅恽100匹布，把掌管东门的人贬为登封县尉。但刘秀毕竟是皇帝，不能容忍有伤尊严的事。大司徒韩歆为人直率，说起话来无所隐讳，刘秀经常对他不满，一次朝会上，韩歆列举大量事实证明要发生饥荒和动乱，言辞激烈，说起话来指天划地。自尊心受到伤害的刘秀气得当即罢了韩歆的官。韩歆回家后，刘秀仍怒气未消，又派人带着他的诏书去谴责他。罢官之后皇帝特诏谴责，这意味着要治死罪。结果是韩歆及其子韩婴被迫自杀。
刘秀对责成的过分行为有所约束，一般能够理智对待。刘秀大姐湖阳公主的奴仆大白天行凶杀人，躲在公主家中，官吏不能捉捕。洛阳县令董宣不能进公主府去搜查，就天天派人在公主府门口守着，只等那个凶手出来。听说公主要出厦门，跟随着她的正是那个杀人凶手。董宣得到了消息，就亲自带衙役赶来，拦住湖阳公主的车。湖阳公主认为董宣触犯了她的尊严，沉下脸来说：“好大胆的洛阳令，竟敢拦阻我的车马？”董宣没有被吓倒，不管公主阻挠，吩咐衙役把凶手逮起来，当场处决。公主立即回宫告到刘秀那里，刘秀大怒，立刻召董宣进宫，吩咐内侍当着湖阳公主的面，责打董宣，想替公主消气。
董宣说：“先别打我，让允许我说一句话。我说完了话，情愿死。”刘秀说：“你想说什么？”董宣说：“陛下是一个中兴的皇帝，应该注重法令。现在陛下让公主放纵奴仆杀人，还能治理天下吗？用不着打，我自杀就是了。”