随后公元24年，青州兵西入函谷关。刘玄派定国上公王匡﹑襄邑王成丹﹑抗威将军刘均及诸将，分据河东﹑弘农以拒之。

赤眉军人多，王匡等莫能当。刘秀估计长安将来必为赤眉所破，想乘机夺取关中。刘秀知邓禹沉深有大度，拜邓禹为前将军，行王事，率精兵二万前往，并令其自选偏裨以下的人与其同去，邓禹以韩歆为军师，李文﹑李春﹑程虑为祭酒，冯愔为积弩将军，樊崇为骁骑将军，宗歆为车骑将军，邓寻为建威将军，耿欣为赤眉将军，左于为军师将军，引兵西进。

公元25年正月，邓禹率军越太行山，出箕关进取河东。河东都尉闭关拒守，经战十日，大破守军，夺获大批军资粮秣。继而又率军围安邑，但数月未能攻下。更始大将军樊参率数万人，渡大阳欲攻邓禹，邓禹派诸将在解南迎战，大破敌军，斩樊参。于是王匡﹑成丹﹑刘均等合军十余万，共击邓禹。初战，邓禹失利，樊崇战死。

天黑后双方停战，军师韩歆和诸将见气势已挫，都主张乘夜退走，邓禹不从，认为王匡之军虽多，但势不强。第二天利用王匡停止进攻之机，重新组织队伍，调整部署。第三天清晨，王匡尽出其军攻打邓禹，邓禹令军中不得妄动，严阵以待，坚守不出。待王匡军至营前，猝然击鼓，全师猛扑，大破王匡军。王匡军至等皆弃军而逃，邓禹率轻骑急追，俘刘均及河东太守杨宝﹑持节中郎将弭强，将其斩杀，收得节六，印绶五百，兵器不可胜数，遂定河东。

同月，刘秀已在鄗邑即帝位，派使者持节拜邓禹为大司徒。并说：“诏令前将军邓禹：深执忠孝，与朕运筹帷幄之中，决胜千里之外。

孔子说过：‘自从我有了颜回，弟子们日益亲密。’斩将破军，平定山西，功勋尤著。如果百姓不亲，缺少五常的训导，你作为司徒，应对百姓施行五常的教化，五常的教化在于宽厚。今派遣奉车都尉授你印绶，封为酂侯，食邑万户。”邓禹这时只有二十四岁。

河东既定，邓禹又率得胜之师于汾阴渡河，入夏阳。更始中郎将左辅都尉公乘歙，带其部众十万，与左冯翊兵共同拒邓禹于衙县，邓禹再次将其攻破赶走，而赤眉军就进入长安。这时三辅的军队接连覆败，赤眉军所过之处残暴掠夺，百姓不知所归。听说邓禹每每乘胜独克而部队纪律严明，于是都望风携老扶幼迎接邓禹军队，归从的日以千数，人众号称百万。邓禹每到之处，常停车住节，慰劳问好，父老童稚，白发垂髻，挤满在他车下，莫不感激欢乐，于是邓禹名震关西。刘秀非常高兴，几次写信赞扬他。

邓禹部众皆劝入关，直接进攻长安。但邓禹却取持重态度，不欲速进，便对众将说“：不然，现在某部众虽多，但能打仗的却少，前面没有可依赖的积蓄，后面也没有可供转运的资财。赤眉军刚刚攻取长安，财富充实，士气锐不可挡。然而盗贼群居，无整天的打算，财谷虽多，变故万端，哪能坚守下去呢？上郡、北地、安定三郡，地广人稀，谷米牲畜多，我们暂时整军北道，就粮养士，以观察赤眉军的弱点，才可以设法进攻他们哩！”

于是引军北至縌邑县。邓禹所到之处，击破赤眉军别将诸营保，郡县都开门归附。西河太守宗育遣儿子手奉邓禹晓谕各地的文书归降，邓禹派遣他到国都去。

刘秀因关中未定，邓禹又久不进兵，遂下诏催促邓禹进兵长安，诏令说：“朕闻，镇抚西京，司徒，是尧；亡贼，是桀。长安的官吏民众，惶惶无所依归。应掌握时机进讨，安定抚慰西京，以维系百姓的心。”

邓禹仍坚持前意，派军攻取上郡诸县，留将军冯愔、宗歆守枸邑。自统主力平定北地（今甘肃庆阳和宁夏吴忠一带）。但冯愔、宗歆二人争权相攻，冯愔遂杀宗歆，因而反击邓禹。邓禹遣使问计于刘秀，刘秀问使者冯愔最要好的人是谁，使者说是护军黄防。刘秀猜冯愔、黄防不能久和，回报邓禹说：“逮捕冯愔的人，一定是黄防。”于是派遣尚�