此后因王莽暴虐，他和哥哥刘縯集结8000人起义。刘秀更在昆阳之战中大展神威，借助暴雨及"陨石召唤术"，他竟只靠手中的两万人，彻底击败了来势汹汹的42万王莽大军。不过，他虽立下如此大功。哥哥刘縯却因锋芒太盛惨遭更始帝妒杀。为保全自己，刘秀不提自己功劳，亲自回城向更始帝请罪，最终取得了他的信任，后来更是借着"天命"一路平定河北，最终重定大汉。
自他统一全国后，他在中央集权的基础上大力发展改革，在经济等诸多方面都很有建树，使汉朝逐渐恢复繁荣，史称光武中兴。除了为人民着想外，他在对待功臣方面的做法更是千古难寻。当时他麾下共有28将，开国前曾随他南征北战，立下赫赫战功。开国后，他竟直接将他们封为有封地的列侯。面对皇上如此异常的举动，不少大臣纷纷上书劝谏，并诉说了一堆将土地分封后的危害。刘秀却道："古之亡国者，皆以无道，未尝闻封功臣地多而灭亡者也。"从而驳回了劝谏，对功臣们大肆封赏。
正是秉着这样的做法，他终生未杀一位功臣，而功臣们也个个安分守己。待到刘秀死后，百姓朝臣，没一个不为他去世而痛哭的。
