在这种严峻的情况下，刘秀表现出大智大勇的军事才能。他力排众议，冷静分析，主张集中兵力坚守昆阳，争取其他外援夹击敌军。趁着敌军尚未合围，刘秀只带13名骑兵从南门突围，到郾城和定陵去调集援军。这年的6月，刘秀带领援兵来到昆阳城外，他亲自率领步兵、骑兵一千余人，在距敌军四五里的地方摆下阵来。王邑、王寻派数千人前来交战，刘秀身先士卒，率军冲入敌阵，大败敌军，首战告捷。
这时，绿林军已攻下宛城，但消息还没有传到昆阳，刘秀并不知道。为了鼓舞士气，瓦解敌军，刘秀故意派人拿着他亲笔写的“宛下兵到”的书信送往昆阳城中，又故意把这封信丢在路上。王寻、王邑拣到信看后，真的以为宛城的增兵已到，心中十分恐惧。昆阳内外的起义军形成夹击之势，刘秀亲自率领3000人敢死队，从城西渡水，直扑敌人的指挥中心，消灭敌军的中坚。
昆阳大战，无论在军事上，还是在政治上，都给王莽以致命打击。这年的9月，起义军攻入长安，杀掉王莽，推翻新政。在整个战争中，面对号称百万的莽军，刘秀有勇有谋，指挥若定，表现出智勇双全、凛然不可侵犯的大将风度，也大大提高了刘秀在起义军中的威望。
随着刘家军在宛城和昆阳功勋的建树，随着王莽政权的即将灭亡，农民起义军内部争权的矛盾便显露无遗了。刘玄担忧刘氏兄弟影响他在“更始”政权中的地位，于是与农民将领“遂共谋诛伯升（刘縯字伯升）”。刘縯就与其部下被以“莫须有”的罪名一同被杀。
刘縯的死，对刘秀来说无疑是一个沉重的打击。面对巨大的压力，刘秀表现出遇大事而沉着冷静的胸怀与气度。一方面，他为失去一起举兵、一齐奋战、同生死共患难的亲哥哥，充满悲痛，充满怨愤，史书记载他“独居辄不御酒肉，枕席有涕泣处”（见《东观汉纪？光武皇帝纪》）；另一方面，他却立即从前线返回宛城，向更始帝谢罪，不谈昆阳之功，不为刘服丧，不与刘旧属往来，饮食谈笑一如既往。
但他深知，尽管一时消除了刘玄等人的猜忌与疑虑，却无法从根本上解决问题。为了避开种种矛盾，寻求更大的发展，刘秀一方面隐忍韬晦，另一方面也在暗中扩大势力和影响，并利用各种机会为摆脱更始政权进而统一天下做准备。
刘秀能知人善任、扬长避短，使用得当。做到了“用人不疑，疑人不用”，使将帅能在不违背总的战略企图下见机行事，以最大限度地发挥他们的积极作用。马援称他“恢廓大度”，“开心见诚，无所隐伏，阔达多大节”。
耿合在刘秀的手下“云台二十八将”之中年纪最小，刘秀到河北的时候他才二十出头，但耿作战勇猛，兵法娴熟。耿合曾在河北时救过刘秀的命，刘秀常常把他比作韩信，颇为欣赏。曾经亲昵地说他：“小儿曹乃有大意哉！”
有一次，刘秀派耿合去攻打占据山东青州十二郡的豪强张步。张步兵强马壮，是耿合的一个劲敌。张步听说耿合率兵来攻。就派大将军费邑等分兵把守历下、祝阿、临淄，准备迎击。耿合先攻下祝阿，以后用计相继攻下历下和临淄。
张步着急起来，亲自带兵反攻临淄，于是在临淄城外进行了一场生死搏斗的大血战。在战斗中，耿合大腿中了一箭，可是他勇敢地用佩刀砍断箭杆，带伤仍坚持战斗。刘秀闻讯。亲自带兵前来支援。在援兵还未到达的时候，部将陈俊认为张步兵力强大，建议暂时休战，等到援兵来后再发动进攻。可是耿合却认为不能把困难留给别人，经过一场激烈的战斗，耿合终于把张步打得大败。
几天后，刘秀来到临淄，慰劳军队。他在许多将官面前夸奖耿合说：“过去韩信破历下开创基业，现在将军攻克祝阿，连战连捷，两功相仿，从前你在南阳曾建议请求平定张步，我当时以为你口气太大，恐怕难以成功，如今才知道，有志者事竟成啊！”
遂得出了流传后世的定论：“有志者事竟成也！”这对耿合来说，是何等欣慰的评价！
这句话说明，一个人无论做多么艰难的事，只要有雄心壮志，不懈努力，就能够成功。反之，若一个人胸无大志，就是做再简单的事也会不尽如人意。“志者事竟成”就是刘秀的一句千古名言，他的一生从起兵反抗到称王称帝经历无数的困难和危险，刘秀都可以说就是做到了这一点。
公元24年秋天，刘秀调集各郡兵力，先后在馆陶等地击败并收编了铜马、高湖、重连等地的农民起义军，大大加强了自己的军事实力。刘秀带领一支军队回到冀中、冀北一带的时候，一路上，将领们纷纷给刘秀建议，要他称皇帝。刘秀故作拒绝，有时还惊讶地说：“你们怎敢说这种话？当心招来杀身之祸！”到了南平棘，将领们又一再劝说，刘秀还是拒绝。
乘身边无人的时候，将军耿纯说：“人们抛开亲人和家乡，跟从大王出生入死，为的就是想攀龙附凤，实现封官拜爵的愿望。现在大王不愿称帝，违背了众兄弟的愿望，我担心他们会感到失望，产生离你而去的想法，况且，人心是不容易收拢的。”刘秀仔细思考之后，明白了将领们要他当皇帝是出于个人利益，并非虚让，于是表示说：“我会考虑这个问题。”
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