1399年（建文元年）六月，燕王府护卫百户倪谅告发朱棣谋反，朝廷下令逮捕燕王府官属。都指挥张信暗中向朱棣报信，朱棣便决定立即起兵，并以诛杀齐泰、黄子澄为名，号称奉天靖难。姚广孝则辅佐世子朱高炽留守北平。
同年十月，朱棣袭取大宁（今内蒙古宁城），南军主帅李景隆趁机围攻北平。姚广孝指挥将士守卫城池，击退南军的进攻，又在夜间将士兵用绳子吊出城外，与朱棣的援军内外夹攻，大破南军。李景隆、平安相继败退。
1400年（建文二年），朱棣围困济南三个月，难以破城。姚广孝让人传信给朱棣，道："将士已经疲惫了，还是班师吧。"朱棣于是退回北平。后来，燕军又在东昌（今山东聊城）战败，大将张玉战死，朱棣再次退军。
当时，朱棣本打算稍作休整，但在姚广孝的极力劝谏下，继续进军，击败盛庸，攻破西水寨。后来，姚广孝对朱棣道："不要去攻打城池，应迅速直取京师。京师兵力单薄，一定能攻克。"朱棣采纳他的建议，在淝水、灵璧连败南军，并渡江进入京师。
1402年（建文四年），朱棣称帝，是为明成祖。朱棣以一个藩国的兵力能打败有全国之兵力的朝廷，离不开姚广孝在身旁的辅佐。
