也先帖木儿又失败了，中书右丞相脱脱亲自率兵征讨刘福通义军。脱脱此次进兵不直接与刘福通主力作战，而是先攻徐州城的芝麻李、赵均用领导的义军。徐州芝麻李义军惨败，刘福通如同失去了一只有力的臂膀。这时，地主武装公开树旗与红巾军对抗。脱脱用封官许愿的办法让地主武装为朝廷服务。这样，外有元朝正规军队征讨，内有地主武装作乱，刘福通义军的日子越来越不好过。幸好这时张士诚在今江苏高邮湖畔发动了盐丁起义，将大部元朝正规军吸引过去了。
公元1355年二月，刘福通找到了韩山童的妻子杨氏和儿子韩林儿。刘福通等红巾军首领便在亳州城西北二里的地方建了一个明王台，正式拥立韩林儿为帝，称“小明王”，国号定为“大宋”，年号“龙凤”。小明王委任郭天叙为都元帅，张天佑为右元帅，朱元璋为左元帅。从此，红巾军便采用龙凤年号，在名义上已是“大宋”政权军队的一部分了。
红巾军立了小明王，成立大宋政权，并扬言“直捣幽燕之地”、“重开大宋之天”，元顺帝妥靥睦尔认为这是“大逆不道”，应予消灭。于是，顺帝急派河南行省平章政事答失儿都噜率大军征讨。公元1356年农历三月，答失儿都噜父子纠集了元在河南的全部兵力，向“大宋”政权所在地亳州发动进攻。刘福通率红巾军英勇抗击元军的进攻。两军在亳州城外展开了一场厮杀。刘福通挽弓将元军主帅答失儿都噜射伤。主帅负伤，元军退去。此后，元军乘虚攻占太康等城镇，红巾军损失达数万人，连最初起义的首领罗文素也牺牲了。刘福通化悲痛为力量，总结经验教训，决心同元军进行外线作战。他命李武、崔德向西攻打潼关，进军关中；命毛贵开辟山东战场。李武、崔德迅即攻下潼关，开辟了河南西部战场；毛贵也在山东站稳了脚跟。红巾军通过外线作战，粉碎了元军对“大宋”政权的进攻，红巾军也同时壮大起来。刘福通率义军先后攻占邓、许、洛四州及黄河以北的覃怀（今河南沁阳）之后，红巾军已发展到三十余万人。
公元1357年农历六月，刘福通认为时机已经成熟，开始了声势浩大的三路北伐。东路军由毛贵率领，占山东，取河北，主攻大都。中路军由关先生、破头潘率领，攻打山西，配合东路军的行动。西路军由李武、崔德率领，攻打陕西，牵制元军。红巾军将士们高唱“天不怕，地不怕，一定要把皇帝拉下马”的战歌，投入了战斗。中路军进入山西，其中一支出沁州（今山西沁源），连克辽州（今山西左权）、潞州（今山西长治）、冀宁（今山西太原）后，北出长城，横扫大同等塞外诸州，攻下元上都开平，后又转战辽东，攻占辽阳，东抵高丽。西路军进军关中，陷兴元（今陕西汉中）入凤翔，后转战四川、宁夏。东路军由山东北上，连下沧（今河北沧州）、清（今河北青县）、长芦镇后，又一举攻克济南，攻下蓟州（今河北蓟县）、僦荩ń窈颖毕愫幽希、柳林（元朝行宫，今北京通州南），直逼大都。同时，刘福通也率兵一部转战黄河南北，于公元1358年五月攻克汴梁（今河南开封），定为国都。小明王韩林儿和“大宋”政权的官员也迁来这里。攻克汴梁，是红巾军的全盛时期，此时已控制了中原及北方许多地区。红巾军把元朝统治区拦腰切断，使之南北隔绝，元朝失去了主要的财政来源，从而加速了元政权的溃灭。