954年柴荣称帝御驾亲征，赵匡胤跟着一起上战场，在紧急关头奋勇杀敌大破汉军；956年多次打败南唐，被定国军节度使；957年单骑横渡十八里滩，攻破南唐军寨，此后接连打败南唐，使其不得不投降；959年平定关南，柴荣驾崩，七岁的柴宗训继位，赵匡胤任归德军节度使、检校太尉。
960年赵匡胤在军中威望大盛，他的亲信觉得他应当取代幼弱皇帝登位，于是煽动军中士兵拥立赵匡胤，而士兵无不响应。彼时，渐渐成长的赵光义已追随自己的兄长多年，便与赵普合谋将一件黄袍披在假装醉酒刚醒的赵匡胤身上，然后将他架出门外，佯装他是被迫称帝的样子，士兵们高呼万岁，而赵匡胤就这样建立了宋朝，后世称北宋。
所以赵光义也是开国功臣，有从龙之功，加上数十年一起东奔西走四处征战，两人感情深厚，赵匡胤即位时也给他赏；征讨完李重进后，赵光义身上直接兼了四个职位；攻占太原之后，赵光义就成了晋王，其地位在宰相之上，可谓是一人之下了。
爱屋及乌，赵匡胤也很喜欢赵光义的孩子，尤其是他的第三子赵恒，因为赵恒非常聪明，而且很喜欢上阵杀敌的故事，玩游戏时也喜欢让自己当大元帅，其他人做小弟过过瘾，所以赵匡胤觉得他有几分自己的样子，又加之比较聪明和睿智，仪态更别人比也更出众，于是赵匡胤将他当自己儿子养在了宫中。
