刘玄对此一无所知，依旧沉湎于宫廷享乐，重用自己的亲信，滥封自家人，杀害绿林军多位首领以及那些直言劝谏或反对自己的大臣。百姓与朝臣私下皆将他比作秦二世。许多有识之士不愿为刘玄效力，有的隐居山林，有的投奔赤眉军，还有不少投入刘秀麾下。
公元24年，赤眉军在弘农拥立年仅十五岁的刘盆子为帝，率军北上进攻长安，更始帝刘玄猝不及防，匆忙下令抵御。与此同时，刘秀在河北公开与更始政权决裂。刘玄腹背受敌，走投无路，最终于公元25年九月向赤眉军投降，不久后被赤眉军将领下令处死。
赤眉军虽然占领长安，但因烧杀抢掠的暴行，失去了民心，地主豪强也不愿与其合作。在无奈之下，赤眉军决定重回山东，刘秀瞅准时机，在半路上设下伏兵，经过几番交战，赤眉军全军覆没，历时十年的绿林赤眉起义终告结束。
公元25年六月，刘秀在鄗县（今河北柏乡）举行登基大典，重建汉朝政权，定都洛阳，史称东汉，刘秀即为汉光武帝。
东汉建立后，刘秀集结重兵平定了各地割据势力，至公元36年实现了全国统一。汉光武帝在位期间，大力推行休养生息政策，发布了一系列有利于国计民生的举措；对待匈奴及其他少数民族，则采取恩威并施的外交策略。在他的治理下，社会经济得到恢复和发展，百姓生活水平逐步提高，边疆安定不再饱受战火摧残。后世的皇帝遵循汉光武帝的治国理念，经过几十年的努力，使东汉进入了鼎盛时期，史称“光武中兴”。