后周显德元年（954）正月，郭威去世，柴荣继位，即周世宗。柴荣即位后，虽贵为天子，但是朝中老臣多不服他，他急需建立自己的班底。在这种情况下，深得柴荣器重的赵匡胤被提拔，当上了禁军的一名中级军官。
同年三月，柴荣出征北汉，赵匡胤随军前行。后周军与北汉军在高平（今山西晋城东北）遭遇，在后周军连续溃败、军心不稳的情况下，赵匡胤身先士卒，率领军队冲锋陷阵，大败敌军。战后，赵匡胤因护卫世宗柴荣有功，被提升为殿前散员都虞候兼严州（今浙江建德县）刺史。高平之战，后周军队虽然取得了胜利，然而也暴露出了许多问题。柴荣决定整顿军队，便将这个重任交给了他赏识的年轻军官赵匡胤。赵匡胤领命后，果然不辜负柴荣所望，很快就打造出了一支兵强将悍、所向披靡的军队。
随后，赵匡胤追随柴荣南征北战，在攻打后蜀、南唐的战役中立下了赫赫战功，成为柴荣所倚重的武将之一。显德三年（956），赵匡胤晋升为殿前都指挥使兼匡国军节度使。显德四年（957），他被加封为检校太保，改任义成军节度使，次年，他又改任为忠武军节度使，同时还担任殿前都指挥使之职。
显德六年（959）三月，柴荣率领大军北伐被契丹占领的燕云十六州（即幽、涿、蓟等州，位于今北京及河北、山西北部），首战告捷。五月，正当柴荣准备攻打幽州时，却染上了疾病，而且日趋加重，无奈放弃了北伐，班师回朝。同年六月，赵匡胤晋升为殿前都点检，成为后周禁军的最高统帅，同时兼任宋州（今河南省商丘县南）归德军节度使，负责防守汴京。
不到十年，赵匡胤便从一个普通士兵晋升为禁军的最高统帅。如此快速的晋升，与他本人的军事才能分不开，更加离不开柴荣的赏识器重。对于柴荣的知遇之恩，赵匡胤是十分感激的。然而，随着权势的扩大，他对皇位也隐隐起了觊觎之心。早在受命整顿军队时，赵匡胤便暗中在军中发展个人势力，将潘美、罗彦环、张琼等心腹安插在各军队要职上；同时结交了一批中级军官，并与石守信、王审琦、韩重斌、李继勋等人结拜为“义社十兄弟”。随着赵匡胤的职位不断晋升，这些军官也纷纷进入了高级军官的行列。此外，经过多年的经营，赵匡胤拥有了一支听命于他的军队，还网罗了赵普、王仁赡、楚昭辅、李处耘等一群谋臣武将。
柴荣身强体健时，赵匡胤称帝的野心只是若隐若现。然而，随着柴荣病情加重，赵匡胤又被提升为殿前都点检，他的野心便大大膨胀起来。殿前都点检是掌管禁军的最高长官，掌控禁军，实际上也就掌握了都城的安危，是一个极其关键的职位。在赵匡胤之前，担任殿前都点检的是郭威的女婿、赵匡胤的老上司张永德。张永德的威望远高于赵匡胤，又是皇亲国戚，将他挤下这个位子几乎是不可能的。不过，赵匡胤还是得到了机会。
柴荣北伐时，有人从地下发现了一块木牌，上面写着：“点检做天子”，人人异之。柴荣自然不能容忍，返回开封后，他便免掉了张永德的殿前都点检一职，令赵匡胤继任。赵匡胤如愿以偿地得到了这个梦寐以求的官职，迈出了重要的一步。
显德六年（959）六月，赵匡胤升任殿前都点检后不久，周世宗柴荣驾崩，从染病到驾崩，不过两个月时间。柴荣本人正值壮年，身体又很强健，没想到会一病不起，因此临终前才匆匆将后妃符氏立为皇后，封年幼的皇长子柴宗训为梁王。
