周世宗即位后，赵匡胤随之被调到中央禁军任职。同年二月，周世宗刚刚即位，北汉的刘崇便想趁机进攻，觉得周世宗在服孝期间必定不会出兵，于是要求辽(即契丹)派兵相助。辽穆宗派耶律敌鲁去助刘崇，又让杨衮率领一万铁骑兵和奚等部五万人，出兵一起攻打后周。

　　周世宗不顾冯道的阻拦，决意亲征，赵匡胤随驾出征。三月，两军在高平(今山西高平)展开了激战。杨衮见后周军队军纪严明，提醒刘崇不要轻敌，但刘崇却根本不听，反而出言不逊，杨衮气得领兵闪到一旁观战。

　　战斗开始不久，北汉军队就占了上风，后周大将樊爱能、何征畏敌如虎，一见阵势不好，竟临阵逃脱，一时间后周军队阵脚大乱，情形十分危急。此时的赵匡胤却很冷静，在他的建议下，周世宗将身边的禁军分为二部：一部由张永德指挥，抢占制高点，居高临下，以密集的箭矢压住敌人的进攻;另一支由赵匡胤率领，从左翼直扑敌阵。

　　随后赵匡胤大喊一声，拍马上前，当先冲入敌阵。北汉军队受不住这突如其来的冲击，纷纷败退，后周军士气大振，人人奋力厮杀，终于大获全胜，几乎全歼北汉刘崇的军队。杨衮因为没有参战，领兵返回辽国。

　　高平之战，后周反败为胜，成为我国历史上一个著名的以少胜多的战例。赵匡胤以高平之战的出色表现受到了周世宗的进一步赏识，给他记了大功一次。战后，他不但被破格提拔为殿前都虞侯，成为后周禁军(皇帝亲军)的高级将领，而且还被委以整顿禁军的重任，深受周世宗柴荣的器重。在赵匡胤亲自主持下，后周禁军完成了汰除老弱、调选精壮和组建殿前司诸军三项工作。

　　也正是在这次整顿禁军的过程中，赵匡胤开始在军队中形成了自己的势力。他利用主持整顿的机会，将罗彦环、郭延斌、田重进、潘美、米信、张琼、王彦升等自己麾下的“委心”之人安排在殿前司诸军任中基层将领，同时又以自己高级将领的身份，主动与其他中高级将领交结，并同其中的石守信、王审琦、韩重斌、李继勋、刘庆义、刘守忠、刘廷让、王政忠、杨光义结拜为义社十兄弟，形成一个以赵匡胤为核心的势力圈子，开始掌管后周的军事大权。

　　从显德三年(956)到显德五年(958)，周世宗对南唐前后发起过三次进攻，逼迫南唐将江北15州的土地割让给后周。在整个战役中，赵匡胤表现得最为突出，被提升为忠武军节度使兼殿前都指挥使。

　　自南唐战役以后，赵匡胤处事待物上与以前也大不相同了。以前，他只注重在军队中交结武将，现在对文人也比较重视了。赵普、王仁瞻、楚昭辅、李处耘等人都是在这前后被他罗致在麾下，成为心腹幕僚的。除此之外，他自己也开始留意研读经史，一改从前那种不喜读书的草莽作风。

　　显德六年(959)三月，后周宰相王朴突发脑溢血而死。赵匡胤平生最怕王朴，几天前，他还被王朴训斥得“唯唯而退”，现在，他终于可以松一口气了。这期间还发生了一件很蹊跷的事。周世宗在文书囊中得到一块木头，上面写着“点检作天子”，当时的殿前都点检是张永德，周世宗就撤了他的职，让赵匡胤当了殿前都点检、检校太傅，执掌禁军。这个职位是禁军的最高首领，和郭威当年在后汉所处的位置是完全一样的。禁军又是后周一支最精锐的部队。

　　此时，他只有三十岁，后来有人构陷岳飞，就说他说过自己“三十建节，唯本朝太祖如此”，但由此反映出赵匡胤确实年轻有为。

　　同年六月，周世宗去世，时年三十九岁。这一下，所有可能阻挡赵匡胤称帝作天子的障碍都没有了。形势变化之快，机遇得来之易，连赵匡胤自己也没有料到。

　　据说：世宗志在四方，常恐运祚速而功业不就，以王朴精究术数，一旦从容问之曰：“朕当得几年?”对曰“陛下用心，以苍生为念，天高听卑，自当蒙福。臣固陋，辄以所学推之，三十年后非所知也。”世宗喜曰：“若如卿言，寡人当以十年开拓天下，十年养百姓，十年致太平足矣。”《旧五代史》还说：“帝驾驭豪杰，失则明言之，功则厚赏之，文武参用，莫不服其明而怀其恩也。所以仙去之日，远近号慕。然禀性伤于太察，用刑失于太峻，及事行之后，亦多自追悔。逮至末年，渐用宽典，知用兵之频并，悯黎民之劳苦，盖有意于康济矣。而降年不永，美志不就，悲夫!”如果比赵匡胤大六岁的柴荣能够再活三十年，历史上可能就不会有宋朝了。