后刘演被害，刘秀隐忍伪装，获得刘玄信任，被派往河北。
在河北，他镇压并收编了以铜马为首的一百多万农民起义军，被称为“铜马帝”。
建武元年六月，刘秀在鄗城称帝，建立东汉政权。
之后，刘秀着力于统一全国的战争，先后消灭了赤眉军、延岑等割据势力，于建武十二年基本实现全国统一。
政治上，加强中央集权，精简机构，整顿吏治；经济上，实行度田和屯田，释放奴婢和刑徒，轻徭薄赋。
文化上，倡导儒学，兴办学校，宣布图谶于天下。
外交上，接见日本使臣并将汉字传入日本，平定越南征侧女王独立运动。
刘秀在位三十二年，他统治期间，经济发展、人口增长，专制主义中央集权得到加强，史称“光武中兴”。
有学者认为在华夏的历代帝王中，汉光武帝刘秀是唯一一个同时拥有“中兴之君”与“定鼎帝王”两项头衔的皇帝。