次年三月，王峻被郭威贬黜出京，柴荣才被任为开封府尹，封晋王。十二月，后周太祖郭威病重，柴荣入主京师，代理朝政。显德元年（公元954年）正月，郭威病死，柴荣奉遗诏在郭威的灵柩前即帝位，是为周世宗。
高平之战崭露锋芒
柴荣刚即位不到10天，北汉刘崇趁后周国丧，内部不稳，亲自率领精兵三万，会同辽国兵马五万余人，号称大军十万，杀气腾腾地向潞州（今山西长治）杀来。消息传来，后周朝臣一片慌乱。柴荣召集群臣商议对策，并提出要御驾亲征。宰相冯道等人坚决反对，认为刘崇自阳平之战后，胆气尽丧，必不敢再来，这一次肯定也是虚张声势而已。柴荣反对他的意见，说：“刘崇趁我刚遭丧事，欺我年轻，想吞并中原，我必须亲自征讨他！”遂力排众议，亲自领军出征。
三月十九日，柴荣率领后周军与北汉军队相遇于高平（今山西省高平市）之南，发起强攻，击溃了北汉大军。后来刘崇重整军马，迎战后周军。北汉与契丹军兵马雄壮，气势很盛，后周军将士显得有些惊慌。柴荣却斗志极其旺盛，亲自上阵督战。交战不久，后周右军将领樊爱能、何徽即领骑兵先逃，右军溃败，步兵千余人解甲投降北汉。柴荣见情势危急，亲自率领亲兵，冒着箭石督战。宿卫将军赵匡胤见状，厉声喝道：“我主处境危急，我们怎么能不死战保护呢！”他又对殿前都指挥使张永德说：“敌军虽盛，但力战可以破敌！请将军领军从左翼攻击，我率军从右翼进击，合力破敌。国家的安危成败就在此一举！”张永德听从了赵匡胤的计划，与赵匡胤各自率领两千精锐冲向汉军。柴荣此时也亲自上战场鏖战。后周军士卒见皇帝与主将皆身先士卒，胆气倍增，无不以一当百，拼死与敌人决战。北汉大军无法抵挡后周军队将士如此猛烈的冲击，纷纷败退。刘崇见状，亲自举起红旗，企图稳住阵脚，然而兵败如山倒，败军如潮涌来，哪里遏制得住。刘崇无奈，只得领军奔逃。后周军乘胜狂追，连夜进击，穷追过高平城，汉军一败再败，尸体堆积的满山谷都是，丢弃的辎重、器械更是不计其数。刘崇仅率领着百余骑狼狈地逃回晋阳。