公元1360年，朱元璋两次向隐居青田的刘伯温发出邀请。刘伯温经过深思熟虑，决定出山辅佐。与当年诸葛亮《隆中对》相似，刘伯温初次与朱元璋相见，就提出了"时务十八策"。朱元璋大喜，从此，将刘伯温视为心腹和军师。
刘伯温忠心耿耿地为朱元璋效力，积极出谋划策。他为朱元璋制订了"先灭陈友谅，再灭张士诚，然后北向中原，一统天下"的战略方针。朱元璋基本上按照刘伯温定下的战略、战术行事，先用诱敌之计大败陈友谅，挫其锐气。公元1363年，再在鄱阳湖与陈氏决战，将其势力彻底消灭。第二年，又依计将张士诚的势力消灭。然后，明太祖派部队北上攻打元朝首都北京，同时在应天称帝。
公元1368年，明太祖在南京登基称帝，正式建立大明皇朝，改元"洪武"。刘基作为开国元勋之一，被任命为御史中丞兼太史令。为了表彰刘伯温的特殊贡献和巨大功勋，明太祖还下诏，免加刘伯温家乡青田县的租税。不久，又追封刘伯温的祖父、父亲为永喜郡公。
洪武三年(公元1370年)，刘伯温被任命为弘文馆学士，授"开国翊运守正文臣资善大夫上护军"称号，赐封诚意伯，食禄二百四十一石。至此，刘伯温本人的事业和青田刘氏家族的发展，都如日中天，达到了最辉煌的鼎盛时期。
作为一代军师和智者，刘伯温料事如神，他深知自己平时疾恶如仇，得罪了许多同僚和权贵，同时，也深知"伴君如伴虎"的道理。因此，他在功成名就之后，毅然选择激流勇退，于洪武四年(公元1371年)主动辞去一切职务，告老还乡，回青田隐居起来。
