广顺三年(953年)，入朝任开封府尹，进封晋王。显德元年(954年)，柴荣继位为帝。在此时期在政治、军事、经济上都有建树，号称英主，初步奠定了后来北宋的势力。在商议取幽州时病倒，不久去世，年仅39岁，庙号世宗，谥号睿武孝文皇帝，葬庆陵。
主要成就
政治
澄清吏治
柴荣于在位短短的六年间，有志于澄清吏治，对于文武贪吏屡加重责，取得一定的成效。但《旧五代史》认为他;禀性伤于太察，用刑失于太峻，及事行之后，亦多自追悔”，宋真宗亦称其;用刑峻急，诛杀过当”。不过，到了统治后期时，他已经;渐用宽典，知用兵之频并，悯黎民之劳苦，盖有意于康济矣”。今据新旧《五代史》，列其大略：
显德元年(954年)九月，右屯卫将军薛训因;监雍兵仓，纵吏卒陪敛”被除名流放沙门岛;宋州巡检竹奉璘因;盗经商船不捕获”被斩于宁陵县。十月，在叶县巡检时;挟私断杀平民”的供奉官郝光庭以;弃市”处决;左羽林大将军孟汉卿以;监纳厚取耗余”之罪，被勒令自尽;
显德二年(955年)正月，诏令朝中群臣各举荐一人，允许不避亲嫌，但需要在;授官之日，各署举主姓名”，一旦发现被举者贪赃无能，便连坐举主。十二月，酷吏陶文举在宋州征收残租，致使州民数千人受刑，;冤号之声闻于道路”，甚至有数人;不胜其刑而死者”。此举被舆论;以为不允”;
显德四年(957年)十月，左藏库使符令光因制造军士袍襦不及时，;以小过见诛”。;人皆冤之”;
显德五年(958年)十二月，擅杀降卒的楚州兵马都监武怀恩被定罪弃市;又赐死贪污榷税钱五十万、官丝二千两的楚州防御使张顺。
选才纳谏
显德元年(954年)七月，柴荣一举任用范质、李谷、王溥为相;又力排众议，拔擢不由科进第的魏仁浦聘为枢密使。在显德四年(957年)十月规定制科科目时，还诏称：;不限资、见任职官，黄衣草泽(泛指民间在野之人)并许应召(考试)。”
柴荣办事谨慎，虚心求谏，他曾极为诚恳地专门下诏要求群臣尽量上书言事，还点名让翰林学士承旨徐台符等二十多名大臣各写《为君难为臣不易论》、《平边策》各一篇。这种大面积命题对策在历史上是很少见的。他审读后，尤对大臣王朴的《平边策》中所提;先易后难”的主张最为赏识，并且随即付诸实践。
修订刑律
柴荣在位时，亦对刑律进行修订，于显德五年(958年)七月颁行《大周刑统》。
军事
整顿禁军
柴荣鉴于高平之战中周军将不用命、士不能战的教训，于显德元年(954年)下诏整顿军队，他指出：;侍卫士兵，老少相半，强弱不分。”;况百户农夫，未能瞻一甲士。且兵在精不在众，宜一一点选。精锐者为上军，怯懦者任从安便，庶期不用，又不虚费。”他命禁军将领赵匡胤广募天下壮士，;躬亲试阅，选武艺超绝及有身首者，分署殿前诸班”，又裁汰老弱士卒，拔擢强壮者。通过整顿，节省了开支，更重要的是，使后周的禁军成为一支威震邻国的精锐之师，史称;士卒精强，近代无比，征伐四方，所向皆捷”。
南征北战
柴荣即位后，有扫灭诸国、澄清天下之志，而大臣王朴在《平边策》中提出了;先易后难”的主张，即：先攻下江南(南唐)、岭南(南汉)，再取巴蜀(后蜀)，其后是辽国的燕云之地，最后是河东(北汉)。柴荣采纳王朴之言，并以此制定统一大计。
柴荣在位期间，主要进行了四次重大的战役：
①显德元年(954年)，北汉、辽国联兵南侵，柴荣御驾亲征，于泽州高平(今山西晋城高平)大破北汉，稳定了政权;
②显德二年(955年)，派兵西征后蜀，接连收复前朝丢失的秦(今甘肃秦安北)、阶(今甘肃武都东南)、成(今甘肃成县)、凤(今陕西凤县东北)四州之地;
③显德二年(955年)至显德五年(958年)间，三度亲征南唐，将长江以北的淮南之地尽皆夺取，并迫使南唐臣服;
④显德六年(959年)，北征辽国，在四十二天内连收三关三州，共十七县的土地。
至柴荣在位晚期，后周的疆域已经大有扩展。
修浚边防
显德二年(955年)三月，委派忠武节度使王彦超与彰信节度使韩通率领军卒及民夫，疏浚深州和冀州之间的胡卢河;并在李晏口夹胡卢河修建城垒，派重兵戍守。其后派德州刺史张藏英召募边境骁勇之民组成一支精悍的边军，形成了一道坚固的防线，边民得以安居乐业。
编修兵书
显德三年(956年)二月，兵部尚书张昭奉诏撰成《制旨兵法》十卷，;凡四十二门”。
