新朝号称有百万大军的主力覆灭于昆阳城下，三辅震动，新莽政权土崩瓦解。更始元年（公元23年）九月，绿林军攻入长安，其首脑王莽死于混战之中，至此新朝覆灭。

    在昆阳之战中立下首功的刘秀马不停蹄南下攻城略地时，刘秀的长兄大司马刘縯被更始帝所杀。刘縯无故被杀，对刘秀来说是一个莫大的打击。但是刘秀能强忍悲伤、韬光养晦、隐忍负重。为了不受更始帝的猜忌，他急忙返回了宛城，向更始帝刘玄谢罪，对刘縯部将不私下接触。虽然昆阳之功首推刘秀，但他不表昆阳之功，并且表示兄长犯上，自己也有过错，并且不敢为刘縯服丧，“饮食言笑如平常”。不过在独居时就不吃酒肉，枕席间往往有泪痕。部下冯异劝他尽情哀痛，刘秀制止道：“卿勿妄言。”更始帝本因刘縯一向不服皇威，故而杀之，见刘秀如此谦恭，反而有些自愧。故刘秀不但未获罪，反而被拜为破虏大将军、武信侯。刘秀回到宛城并受封武信侯后不久，就在宛城迎娶了他朝思暮想多年的新野豪门千金——阴丽华。

    但是，刘秀自己心里明白，即便是一时让更始帝不猜疑自己，以后也可能会落到和自己兄长刘縯一样的下场，毕竟自己名声鹤起、功高震主。

    当时新莽王朝虽然覆灭，但是黄河以北各州郡都在持观望态度，未曾归附更始政权，赤眉军在山东发展迅速、声势日益壮大，还有“河北三王”、铜马、尤来、隗嚣、公孙述等等割据势力，刘赐对刘玄说：“刘秀是去河北招抚的最佳人选。并且河北一带只能是刘秀去才合适。”再说，能不能摆平河北，决定更始政权的命运。当时南方流行一个童谣：“得不得，在河北。”可是以大司马朱鲔为代表绿林军出身的将领强烈反对刘秀出巡河北。当初刘玄杀刘縯，就是朱鲔和李轶的强烈提议，朱鲔他们不让刘秀去的原因很简单，不是他没有能力，而是他的能力太强了。刘玄很为难，朱鲔这边的反对意见也是很有道理的，让他去，刘秀势力壮大，太危险，不让他去，河北的招抚工作做不好，更危险。

    就在刘玄犹豫不决的时候，冯异向刘秀献计，一定要想办法巴结左丞相曹竟及其子尚书曹诩，刘秀听从了冯异的建议，“厚结纳之”，在曹诩的协助下，刘秀如愿以偿被派到河北，从而才有了用武之地。

    更始元年（公元23年）更始帝刘玄遣刘秀为大司马事北渡黄河，镇慰河北州郡。

    上任途中，刘秀的挚交邓禹杖策北渡，追赶上刘秀，对刘秀言刘玄必败，天下之乱方起，劝刘秀“延揽英雄，务悦民心，立高祖之业，救万民之命，以公而虑，天下不足定也！”

    邓禹的话正合刘秀的心意。刘秀刚到河北后不久，前西汉赵缪王之子刘林即拥戴一个叫做王郎的人在邯郸称帝，而前西汉在河北的另一宗室、广阳王之子刘接也起兵相应刘林。

    一时间，刘秀的处境极为艰难，甚至起了逃离河北之心，幸得上谷、渔阳两郡的支持，尤其是上谷太守耿况之子、少年英雄耿弇，一身豪气，对刘秀言道：“渔阳、上谷的突骑足有万骑，发此两郡兵马，邯郸根本不足虑。”刘秀高兴地指着耿弇道：“是我北道主人也！”

    不久，刘秀率军在更始帝派来的尚书令谢躬和真定王刘杨的协助下，取得南栾之战胜利，攻破了邯郸，击杀了王郎等人。值得一提的是，为了促成和真定王刘杨的联盟，刘秀甚至亲赴真定王府，以隆重的礼仪迎娶了刘杨的外甥女——郭圣通，此时距刘秀在宛城迎娶阴丽华尚不足一年。

    见刘秀在河北日益壮大，更始帝十分忌惮，他遣使至河北，封刘秀为萧王，令其交出兵马，回长安领受封赏，同时令尚书令谢躬就地监视刘秀的动向，并安排谢躬做幽州牧，接管了幽州的兵马。刘秀以河北未平为由，拒不领命。不久后，刘秀授意手下悍将吴汉和岑彭利用谢躬兵败于尤来军之机袭取邺城，将其斩杀，其兵马也为刘秀所收编。而更始帝派到河北的幽州牧苗曾与上谷等地的太守韦顺、蔡允等也被吴汉、耿弇等人所收斩。自此刘秀与更始政权公开决裂。

    刘秀发幽州十郡突骑与占据河北州郡的铜马、尤来等农民军激战，经过激战，迫降了数十万铜马农民军，并将其中的精壮之人编入军中，实力大增，当时关中的人都称呼河北的刘秀为“铜马帝”。与此同时，他还派邓禹西入关中，任命冯异攻打朱鲔等镇守的洛阳。

    更始三年（公元25年），冯异、寇恂等报告在洛阳城外取胜的消息，诸将便借机提议为刘秀上尊号，刘秀拒绝，率军回到蓟县，继续追剿尤来军。将其剿灭后南下洛阳，途中群臣多次劝进，都被拒绝，直到耿纯点出了刘秀不称帝会让追随他的士大夫失望离心的道理后，刘秀才有意听从劝进。行至鄗城（今河北省邢台市柏乡县固城店镇），刘秀召见冯异，冯异也大力劝进，恰逢此时关中儒生强华（刘秀早年在太学读书时的同舍生）来献《赤伏符》，中有“刘秀发兵捕不道，四夷云集龙斗野，四七之际火为主”的谶语，群臣以此为据，再次劝进，刘秀终于答应。六月己未日（8月5日，刘秀在鄗城千秋亭即皇帝位，建元建武。为表重兴汉室之意，刘秀建国仍然使用“汉”的国号，史称后汉也称东汉，刘秀是为汉世祖光武皇帝。

    刘秀称帝后，于建武元年（公元25年）八月抵达河阳，调遣吴汉等将领包围困守洛阳的朱鲔。朱鲔担心刘秀因杀兄之仇而不放过他，数月都不投降。刘秀表示“举大事者不忌小怨”，派人向朱鲔保证如果投降，则决不清算，官爵可保。为了赢得朱鲔的彻底信任，也为了早日结束战争。当时刘秀指着洛水发誓：苍天为证，河水在此，我刘秀绝不食言！（历史上也被称为魏水之誓）

    朱鲔遂降后，刘秀履行诺言，封其为平狄将军、扶沟侯。十月，定都于洛阳。