这个时期，西汉政治腐朽，经济凋敝，民不聊生，危机四起。外戚王莽利用这一形势，玩弄权术，公元9年夺取政权，建立新朝。但王莽篡权有术，治国无方，他“增重赋敛，刻剥百姓”，法令严苛残酷，并且朝令夕改，法无常制。王莽曾在7年内，四次改换货币，“每一易钱，民用破产”，老百姓手里的钱一夜之间成了废铜烂铁。所有这些导致社会更加混乱，矛盾更趋激化。公元17年，绿林、赤眉先后起义，天下越来越动荡不安。
刘秀的哥哥刘縯勇武刚毅，希望在乱世有所作为，他喜欢结交四方侠士，不愿种田。而刘秀当时是个没多少想法的人，从小喜欢种田、读书，常有多余的粮食到宛城(今南阳)去卖。汉高祖刘邦就不愿意种田，被他父亲太公称作“无赖”，而刘邦的哥哥刘仲却很善于经营。刘邦在做了皇帝以后，曾经反问父亲太公说：“现在我的产业，与哥哥比谁多？”这时刘縯就笑话刘秀，把自己比作刘邦，把刘秀比作刘仲。在哥哥的激励下，刘秀才“愤而有志于天下”。但谁料刘縯后来因为功高被猜忌他的更始帝刘玄杀死了，这一回是喜欢种地的刘秀做了皇帝，这是后话。
公元22年，一场大灾荒向南阳郡袭来，合郡地方，树皮草根，剥食殆尽；饿殍遍野，入夜磷火飘忽，一片凄凉恐怖的景象，老百姓再也生存不下去了。28岁的刘秀和刘縯一起，借机利用宗族势力起兵，并与进入南阳的绿林军联合起来。
开始刘秀在部队中并不重要，他的军事才能在著名的昆阳大战中显露出来，在最危急的关头，刘秀经受了考验，指挥部队上演大逆转，以少胜多，敲响了王莽新朝的丧钟，也拉开了自己走向成功的序幕。
公元23年，绿林军已发展至10万人，拥立汉室后裔刘玄为帝，年号更始。义军派主力围攻宛城，同时派王凤、王常、刘秀等率军2万人北上，连克昆阳(今叶县)、定陵(今郾城西)、郾县(今郾城南)，缴获大量物资，供应围宛大军。
王莽感到长安受到极大威胁，急派王邑、王寻调集各州郡精兵42万人，号称百万，直扑昆阳，守城绿林军仅八九千人，看着王莽的军队铺天盖地而来，多数将领主张撤离。但此时避开敌人，正在攻打宛城的主力部队就暴露在敌人面前，两面受敌，必然大败。在改写历史的关键时刻，刘秀以冷静的分析和远见卓识，说服众将坚守待援，自率13骑趁夜出城，前往郾县、定陵调集援兵。王邑、王寻依仗人多势众，不听撤围攻宛和网开一面、让守军逃离的建议，扬言：“百万之师，所过当灭，今屠此城，喋血而进，前歌后舞，岂不快耶！”他们发动强攻，以冲车撞城，挖地道攻城，架云梯爬城，但昆阳城小而坚固，绝不是省油的灯，何况困兽犹斗，守城的被逼上绝路，死命抵抗，王邑、王寻干着急没办法。
六月初一，刘秀率领近万人救援昆阳，先头部队1000多人距王莽军四五里列阵。王寻派兵数千迎战。刘秀亲自挥刀杀向敌阵，诸将说：“刘将军见小敌怯，见大敌怎么这样毫无畏惧？！”因此人人奋力拼杀，歼敌千余，击退王莽军。
刘秀假传宛城已克战报，射入城中及王莽军营，一面鼓舞城内部队坚守，一面动摇王莽军心。接着，刘秀率3000敢死队秘渡昆水(今叶县辉河)，迂回至王莽军侧后，冲击王寻、王邑大营。王邑、王寻认为义军不堪一击，下令各营不得擅自行动，自率万人迎战。两军激战，刘秀率精兵勇猛冲杀，王邑、王寻军阵势大乱。各州郡兵却又因王邑有令在先，谁也未敢去救援，致使王邑军溃败，王寻也做了刀下之鬼。昆阳守军乘势杀出，内外夹击，王莽军纷纷夺路逃命。这时，忽然下起暴雨，河水猛涨，王莽军涉水溺死者上万。王邑仅率数千人逃往洛阳。如此这般，创造了2万打败42万的奇迹。
昆阳之战，是决定性一战，它逆转了形势，聚歼了王莽赖以维持统治的军队主力。但最大的功臣刘秀并没有得到升迁，反而陷入极大的危险中。
威望日增的刘縯受到猜忌和排斥，被更始帝刘玄杀害。正领兵在外的刘秀自知势孤，强忍悲痛，主动回到宛城谢罪，忍辱负重，不为哥哥举办葬礼，反而与相恋多年的爱人阴丽华热热闹闹地举行了婚礼，洞房花烛夜之后，天天花天酒地，一副及时行乐的模样。刘玄对他放了心，认为刘秀不过是纨绔子弟一个，因此他得以躲过杀身之祸。
为全身避祸的刘秀，白天强颜欢笑，晚上泪湿枕席，有人说刘秀是中国古代最懂得“忍术”的皇帝，在大哥刘縯被谋杀后的日子里，刘秀苦苦地忍耐，等待着属于自己的历史机遇。
王莽政权被推翻后，天下形势仍纷乱不堪，刘秀争取到了独立发展的机会：刘玄命刘秀以大司马身份，“持节北度河，镇慰州郡”。当时河北形势纷繁复杂，各种武装林立，刘秀依照冯异“理冤结，布惠泽”和邓禹“延揽英雄，务悦民心”的建议，“所过郡县，考察官吏，平遣囚徒，除王莽苛政，复汉官名；吏民喜悦，争持牛酒迎劳”，争得了各阶层民众以及一些地方实力派的支持，逐渐形成了建立政权的基础力量。先拿下河北做立身之本，逐步夺取天下，是刘秀的如意算盘。
但刘秀刚刚在河北找到点感觉，王郎在邯郸称帝，势力盛极一时，兵微将寡、羽毛未丰的刘秀被逼得四处奔逃，“趣驾南辕，晨夜不敢入城邑，舍食道傍”，处境艰危，几度陷于绝地。但刘秀再次经受住了考验，他的所作所为，让人们看到了天下安定的希望，众多英雄纷纷投奔，如今在刘秀祠二十八宿馆内供奉的云台大将，这个时候大都归附了刘秀，这些人个个能征惯战，智勇双全，带领自己的部队效忠刘秀，刘秀才在河北站稳了，组织力量一举消灭王郎势力，扫除占领河北的最大障碍。
公元25年6月，在众将的极力拥戴劝进下，刘秀即皇帝位于鄗城，年号建武，正式建立了东汉王朝，这一年，他年仅31岁。此后刘秀随即派大司马吴汉统军十余万，渡河围攻洛阳，并亲至河阳坐镇指挥。他采取政治诱降策略，终使洛阳30万人不战而降。进入洛阳城的刘秀宣布定都于此，此后数百年，洛阳成为全国政治、经济、文化中心。
不久，定都长安的更始帝政权被赤眉军打败，忌贤妒能的刘玄死于军中。刘秀先后派邓禹、冯异与赤眉作战。冯异诱敌于崤底，取得大捷，迫降赤眉8万余人。赤眉余部十多万人仓惶东走宜阳。刘秀早已断定“赤眉无谷，自当东来”，此时已亲临宜阳，率诸军严阵以待。赤眉军正好落入圈套，十多万人全部投降。至此，刘秀取得了关中地区，实现了第二步战略目标。
历经艰难后的刘秀，开始“顺风顺水”地进行他的统一大业。根据当时各地割据势力的地理位置及其力量强弱，刘秀制定了由近及远、先东后西、逐个击破的战略方针。他联陇制蜀，使汉军得以偏师扼守关中，主力则用于对付东方。自公元26年到30年，刘秀平定了东方，移军西征，经过两年多的战争，平定陇西。然后命吴汉、岑彭、来歙、盖延等分道伐蜀。他坐镇长安，亲自指导战争进程。在汉军强大的攻势下，蜀军全线崩溃。公元36年11月，吴汉击杀公孙述于成都，蜀地平定。至此扫平各地的割据势力，实现了中国历史上第三次大统一。
刘秀要统率驾驭很多不容易领导的人物，他极强的领导能力不容否定。同时他对大小事宜，都亲身督察经营，毫不松懈。他经常在局势艰危的时候，冒生命危险亲临前线。有人说他平生“见小敌怯，见大敌勇”。我们也可以想像大敌已在他预料之中，若不规避，一定是准备好一决雌雄，所以能临危不惧。反而是小敌会出其不意地出现，需要警惕，否则处置不当，“阴沟翻船”，牵一发而动全身。所以毛泽东称赞刘秀是“最会打仗，最会用人的皇帝”。
与他的祖宗刘邦不同的是，刘秀没有杀戮功臣，而对他的功臣非常“厚道”，给他们丰厚的待遇。但为了避免功臣权力过大带来问题，他“退功臣，进文臣”，把治理国家的事交给了文臣。
经过多年的战乱，国家残破，人民贫穷，有资料显示，西汉人口最多时达5900万，东汉建立时，人口只剩下2100多万。刘秀完成了统一大业后，采取“以柔道行之”的治国方针，致力于发展社会经济，安抚周边少数民族，东汉一度兴盛。史家誉之为“光武中兴”。
为了恢复国力，刘秀轻徭薄赋，休养生息，实行汉文帝时期的“三十税一”。同时，他大量裁减官员，“十留其一”，合并400多个县。并大量释放奴婢，解放生产力，经济很快得到复苏，中国重新走向稳定和繁荣。1900多年前，有规模庞大、学生多达3万人的太学，有张衡创制地动仪、浑天仪的灵台，王充在这里写作了伟大的《论衡》，蔡伦在这里造出了人类第一批纸。
当时的洛阳不仅是国内最大的商业都市，而且是一个国际丝绸贸易中心，是丝绸之路的起点。当时有数以万计的外国人在这里生活：“葱岭以西，至于大秦，百国千城，莫不欢附，商胡贩客，日奔塞下，所谓尽天地之区已，乐中国土风，因而宅者，不可胜数，是以附化之民，万有余家。”
刘秀开创的东汉时期，无疑是洛阳最辉煌的岁月.
在位32年，刘秀生活简朴、终日操劳，公元57年，63岁的刘秀走到了人生的尽头，他死在“工作岗位”——洛阳南宫批阅文书的龙案上。