昆阳之战中，身为偏将军的刘秀一战而天下闻名。昆阳之战不但是玄汉击败新莽的关键一战，同时也为起义军最终推翻王莽的统治奠定了基础。明末清初大思想家顾炎武赞扬昆阳之战中的刘秀：“一战摧大敌，顿使何宇平”。
战役背景
王莽面临北方赤眉、南方绿林两大起义集团的进攻，日渐焦虑不安，北方的赤眉与南方的绿林军，同为当时起义力量最强大的两支军队。当初王莽认为赤眉军声势更大，起义军几乎遍布北方各州郡，觉得形势更为严重，于是新莽王朝便把进攻的重点放在围剿北方的赤眉军，派出由太师王匡、国将哀章统率的精兵十余万用于对赤眉军作战。而以纳言将军严尤、秩宗将军陈茂他们拼凑的郡县军和临时招募的部队对付南方的绿林起义军。严尤和陈茂统率这些军队作战，王莽还不轻易授给他们兵符，每次行军作战必须先行上报，否则就会判以“弄兵”之罪。
当绿林军歼灭了甄阜、梁丘赐军，击败严尤、陈茂于南阳城下，接着刘玄称帝，公开提出恢复汉朝，建立更始政权之后，王莽才意识到南方的绿林起义军对新莽政权的压力更大，因而决定转移战略重心，一方面将进攻赤眉的主力军调到南方作战；一方面紧急调集各郡兵力，准备彻底消灭绿林汉军。王莽为了编成对汉军作战的强大部队，特任命大司空王邑和司徒王寻为统帅，征调当时所谓精通63家兵法的人，充当军中的类似参谋的官吏，并任用长人巨毋霸为垒尉，专门负责构筑营垒，将虎、豹、犀牛、象等凶猛野兽圈至军内饲养，以便在作战时放出来，震撼敌人。各州郡均自选精兵，由郡和牧守亲自率领，限期到洛阳附近集中，各地到洛阳的兵力达42万多人，号称百万大军。这些军队集中后，即开始向颍川开进。在颍川又会合了严尤、陈茂的部队，随即向昆阳方向进击。大军逶迤千里，粮草辎重络绎不绝。
战役过程
前期
公元23年（新莽地皇四年，刘玄更始元年）五月，王邑、王寻统帅的大军与严尤、陈茂会合后，即由颍川向昆阳前进，两三天即有十余万军队到达昆阳。统帅王邑立即下令围攻昆阳。纳言将军严尤根据以往作战的失利教训，认为不可把兵力用于昆阳这个既坚固又无碍大局的小城，大军应当直趋宛城，击破围攻宛城的汉军，则昆阳将不攻自破。王邑听不进严尤的建议，傲气十足地说：“我以前围攻翟义时，就因为没有能生俘他而受过指责，现 在统帅百万大军，碰到敌人城池，竟绕道而过，不能攻下，这怎么能显示我们的威风!应当先杀尽这个城中的军民，全军踏着他们的鲜血，前歌后舞而进，岂不是更痛快吗!”于是王邑仍然坚持以十万大军围攻昆阳。王凤、王常等见新莽大军逐渐云集昆阳，形势十分严重，刘秀所率三千骑兵在颍川西北遇见新军后，也引兵退回昆阳，加上汉军其他退入昆阳的一些零星部队，昆阳守军共约一万人。王凤等鉴于双方力量十分悬殊，对坚守昆阳信心不足，一些退入昆阳城中的官兵也惊惶失措，担心妻子儿女，想分散回去，各保存自己的地区。
刘秀看到这种情况便对大家说：“目 前 我军兵粮缺，而城外又有强大之敌，如能集中力量抗击敌人，还有取胜的可能；如果分散各自回去，势必都不能保全。况且刘縯等攻打宛城，尚未得手，也无力挽救我们。昆阳一旦失守，不出一天，各部也必将被敌各个击破歼灭。现 在如果我们不同心协力，存亡与共，同立功业，反而贪生怕死，能只顾各守自己的妻子财物吗?”诸将领等听到刘秀这些话，大怒说：“你怎敢教训起我们来!”刘秀听了便笑着站起来。恰在这时侦察员回来，报告说：“王寻大军即将到达城北，军队连绵百里，还看不见后卫。”王凤等向来轻视刘秀，见当前情况急迫，才互相商量决定，请刘秀计划破敌之策。这时刘秀经过分析情况，便做了决策，以王凤和廷尉大将军王常率人坚守昆阳城，自己当夜和宗佻、李轶等十三骑，出昆阳城南门到外面去调集部队，准备对新军内外夹攻。
新莽大军进到昆阳，即按照统帅王邑、王寻的命令，开始围攻昆阳城。新军为了显示其作战威力，把昆阳包围十层以上，设置了一百多座军营，军旗遍野，锣鼓之声于数十里之外都可以听到。新军挖地道，使用冲车和棚车攻城，集中了所有的机弩向城内狂射，箭矢像雨水倾泄。城中的军民不能外出行动，连出门打水也要头顶门板，以防中箭。战斗最艰苦时，守将王凤等人一度动摇，向王邑乞降，但王邑、王寻认为攻克昆阳指日可待，不许他们投降，否则，便不算建功立业，因而，决心非要踏平昆阳不可。这使守军认识到只有拼死坚守，以待援军才能有生路，于是更加顽强地与新军搏杀。
这时严尤看到昆阳难以在短期内攻下，便又建议王邑说：“兵法讲围城要留一面，我们应当让昆阳之敌逃跑一些，使他们传播失败的消息以震撼宛城之敌。”但王邑等依仗自己兵多粮足，占据绝对优势地位，又一次拒绝了严尤的建议，继续加紧硬攻昆阳，使自己几十万大军，屯兵坚城之下。
中期
城内的汉军军民并肩战斗，一次一次地打退新莽军队的强攻，占绝对优势的新莽也无可奈何，虽经反复攻城，昆阳城仍屹立不动。王邑的“屠此城，蹀血而进，前歌后舞，顾不快邪”的设想，难以实现。
昆阳被围前，乘机出城调集兵将的李轶、刘秀等十三人，到达定陵、郾城等地调集各地兵马时，一些将领贪惜自己的财物，想就地分兵留守，不愿赴昆阳增援。刘秀对他们说：“今 天如果能破敌，珍宝财物要比现 在多万倍，我们的大事也可成功；如果我们为敌人所败，脑袋都保不住，还谈什么金银财物呢?”于是各营将士遂跟着刘秀、李轶等一齐向昆阳地区开进。
新汉两军昆阳攻守战正在胶着状态，公元23年（更始元年）五月底，宛城在绿林军（汉军）的长期围困下，内无粮草，外无援军，守将岑彭终于被迫投降。但这个消息尚未传到昆阳。刘秀为了进一步鼓舞士气，动摇莽军军心，传宛城已破，绿林军（汉军）主力将至昆阳。消息传到昆阳城内，守军立刻士气高涨，更加坚决守城，并随时准备出城歼敌。新军得此消息，个个心情沮丧，士气低落。绿林军（汉军）在气势上已占据了优势。
六月初一，李轶、刘秀所率之定陵、郾城等地的汉军到达昆阳地区。刘秀为鼓舞大家的斗志，自率步骑兵一千多人为前锋，李轶率主力跟进，刘秀军在逼近新军四五里地时，即摆开阵势，准备出击。王邑、王寻也派兵数千前来迎战。刘秀亲自率领人马冲杀，斩新军几十个人，跟随的将领都高兴地说：“刘将军平时看到小股敌人，都十分害怕，今 天见了大敌，却很勇猛，真是了不起。以后请你总在前面率领我们作战，我们共同协力破敌”!刘秀接着又率领将士再行向新军攻击，新军被打得大败，刘秀军斩杀新军近千人。刘秀率兵连着打了几次胜仗，这就大大地鼓舞了汉军的斗志，杀减了王邑、王寻的锐气。刘秀等在昆阳外围与新军作战，取得节节胜利的情况下，为着进一步瓦解新军的战斗士气，鼓舞昆阳城内汉军军民的斗志，故意渲染宛城汉军的胜利，他把写有宛城汉军已获胜，“宛下兵到”的密信，射进昆阳城内，同时也转落到新军手中，引起新军统帅王邑、王寻的恐慌。新军将士看到，一个小小昆阳，大兵压境，苦战一个多月，都没能攻破，如若再加上宛城的十万汉军，则更无法对付。
后期
刘秀又精选了三千人的敢死队，自城西冲击新军的中坚。王邑、王寻轻视刘秀，自以为很容易打败刘秀。因而，他们只率领万余人巡视阵地。为了防止各营出现混乱，他们下令各营严格管束自己的部队，没有命令，不准擅自出兵。王邑、王寻迎战刘秀，但他们不是刘敢死队的对手，新军的阵势很快即被刘秀军击破，士卒混乱溃逃。这时新军其余的部队，因不敢轻举妄动，故无人主动支援王邑、王寻军作战。刘秀率领汉军，奋勇冲击，并一鼓作气打垮了王邑、王寻的部队，斩杀了王寻。王邑的中坚被冲垮，王寻被斩杀后，新军各部队失去了指挥中枢，立即混乱。这时昆阳城内的汉军看到刘秀等人所率的敢死队取得胜利，也大喊着冲杀之声，冲出城门，内外夹攻新军，杀声震天动地，新莽大军迅速土崩瓦解。新莽军本是强迫征来的贫苦百姓，早已对王莽政权痛恨之极，经起义军内外夹攻，自然弃阵而逃。溃逃的莽兵相互推挤，“走者相腾践，伏尸百余里”。碰巧又遇上大风和大雷雨，屋瓦被大风刮走，大雨倾盆而下水暴涨，王邑军随队的虎豹都吓得发抖，新军士卒掉入水中淹死的有万余人，滍川被尸体堵塞得几乎断流。王邑、严尤、陈茂等人仅带少数长安精骑，踏着死尸渡河才得逃脱。
汉军缴获了新军的全部军用物资，各种东西堆积如山，一连搬了一个多月还没搬完。王邑率领千余残兵一气奔逃到洛阳。当王莽得知昆阳惨败的消息后，异常震惊，整个新莽朝廷上下也为之惊恐。
战役结果
昆阳大捷后，更始帝遣王匡攻洛阳，申屠建、李松急攻武关，三辅震动，各地豪强纷纷诛杀新朝牧守，用汉年号，服从更始政令。不久绿林军攻入长安，王莽被杀，新朝灭亡。
同时，绿林军（汉军）内部将领之间的矛盾激化。刘玄在农民将领李轶、朱鲔等人的支持下，将对自己威胁最大的刘縯及其部将刘稷处死。刘秀表面无所举动，暗中却窥测时机，积蓄力量，为日后缔造东汉王朝开辟道路。