同年六月,劉秀率領步騎萬餘人馳援昆陽。劉秀親率千餘精銳為前鋒,反復猛沖,斬殺王莽軍千餘人,漢軍士氣大振。新朝號稱百萬大軍的主力覆滅於昆陽城下,三輔震動,新莽政權土崩瓦解。更始元年九月,綠林軍攻入長安,王莽死於混戰之中,新朝覆滅。
登基稱帝
殲滅王莽立下首功的劉秀則馬不停蹄的南下攻城略地,此時一個噩耗傳來,劉秀的長兄大司馬劉縯被更始帝所殺。哥哥無故被殺,對劉秀來說,無疑是一個莫大的打擊,但是劉秀能強忍悲傷,益發謙遜,而且悲憤不形於色,正是彰顯出瞭劉秀的韜光養晦、隱忍負重。
為瞭不受更始帝的猜忌,他急忙返回宛城向劉玄謝罪,對大哥劉縯部將不私下接觸,雖然昆陽之功首推劉秀,但他不表昆陽之功,並且表示兄長犯上,自己也有過錯。更始帝本因劉縯一向不服皇威,故而殺之,見劉秀如此謙恭,反而有些自愧,畢竟劉秀兩兄弟立有大功,故劉秀不但未獲罪,反而得封武信侯。但是,劉秀心裡明白,即便是一時讓更始帝不猜疑自己,以後也可能會得到與兄長劉縯一樣的下場,畢竟自己聲名遠播、功高震主。
公元25年六月,已經是“跨州據土,帶甲百萬”的劉秀在眾將擁戴下,於河北鄗城(今河北省邢臺市柏鄉縣固城店鎮)的千秋亭即皇帝位,建元建武。為表重興漢室之意,劉秀建國仍然使用“漢”的國號,史稱後漢(唐末五代之後也根據都城洛陽位於東方而稱劉秀所建之漢朝為東漢),劉秀是為漢世祖光武皇帝。
建武盛世
劉秀勤於政事,“每旦視朝,日仄乃罷,數引公卿郎將議論經理,夜分乃寐”。在位期間,多次發佈釋放奴婢和禁止殘害奴婢的詔書。為減少貧民賣身為奴婢,經常發救濟糧,減少租徭役,興修水利,發展農業生產。裁並郡縣,精簡官員。結果,裁並四百餘縣,官員十置其一。歷史上稱其統治時期為光武中興。其間國勢昌隆,號稱“建武盛世”。
劉秀統一中國後,厭武事,不言軍旅,公元51年,朗陵侯臧宮、揚虛侯馬武上書:請乘匈奴分裂、北匈奴衰弱之際發兵擊之,立“萬世刻石之功”。光武卻下詔:“今國無善政,災變不息,人不自保,而復欲遠事邊外乎!不如息民。”。劉秀善待功臣,分封三百六十多位功臣為列侯,給予他們尊崇的地位,隻解其兵權。
因病去世
建武中元(一作中元)二年(公元57年)二月戊戌日(二月初五),劉秀在南宮前殿逝世,享年六十二歲。遺詔說:“我無益於百姓,後事都照孝文皇帝制度,務必儉省。刺史、二千石長吏都不要離開自己所在的城邑,不要派官員或通過驛傳郵寄唁函吊唁。”劉秀死後,其子劉莊繼位,於同年三月丁卯日,葬劉秀於原陵,上廟號世祖、謚號光武皇帝。