王莽末年农民起义爆发后，南阳大地主出身的刘秀和其兄刘演以复兴汉室为名，加入绿林起义军，拥立刘玄建立更始政权，开始了反抗王莽的大业。刘演被任命为大司徒，刘秀为太常偏将军。在与王莽军队作战中，年仅29岁的刘秀表现出卓越的军事才能和超人的胆识，在他的指挥下，汉军取得了具有决定意义的昆阳战役的大捷。随后，汉军攻陷长安和洛阳，推翻了新莽政权。
公元23年，刘秀借出使河北之机，开始为建立帝业做准备。他把河北作为自己的根据地，废除了王莽的苛政，整顿吏治，安抚百姓，得到百姓的拥护。刘秀凭借自己的声望和政治手段，在巩固壮大了自己在河北的势力后，又统一了黄河以北的地区，彻底与更始政权决裂。公元25年，刘秀举行登基大典，改元为建武元年。称帝之后，刘秀派兵迅速击溃更始帝刘玄的军队，占领洛阳，并把洛阳定为都城。为了和刘邦建立的西汉区别，历史上把刘秀重建的汉王朝称为东汉，刘秀就是汉光武帝。随后，他又用了10年时间，消灭了各地的割据势力，公元36年，刘秀完成了统一天下的大业。
面对天下疲敝、民不聊生的状况，刘秀采取恩威并施的手段，缓和阶级矛盾，在治理国家方面取得了辉煌的成就。为了加强中央集权，维护自己的统治，刘秀首先扩大尚书的权力。尚书台成为中央政府的重要机构，使得三公有职无权，尚书有权无职，大权全部集中到皇帝一个人身上。在地方，刘秀裁并了400多个县，精简了大批冗官，节省了国家的财政开支，也减轻了人民的负担。
为发展生产，恢复经济，刘秀采取了一系列措施：他规定凡是因为家贫被卖或是战乱时被掠为奴婢的，都可以离开主人，各自回家，恢复平民的身份。禁止伤害奴婢，保护奴婢的生命安全；他下令清查全国的土地和户口，抑制豪强地主对土地的兼并。他一方面严惩贪赃枉法的官吏，一方面追捕那些抗拒政府法令的豪强地主，将他们迁往他乡；刘秀还采用移民垦边和准许内地垦荒的方法解决农民对土地的需求；他还将赋税从十税一恢复到西汉初年的三十税一的旧制，减少了农民的负担；他还让地方上的兵士一律退伍回乡，从事生产。这些法令增加了社会劳动力，削弱了地方豪强的势力，对社会的安定和生产的恢复发展，起到了巨大的推进作用。
刘秀还很注意整顿吏治，对地方官严加督察，赏罚分明。对于开国功勋，刘秀让善征战、不善治国的功臣不再参与国事，坐享荣华富贵，以终天年；而让那些有杰出政治才干的功臣，参议朝政，帮助他治理天下。
刘秀在太学里读过书，接受过正统的儒家思想教育，他非常注意文化事业的发展，他下令搜集整理占代典籍，在京师建立太学，在地方修建书馆，培养人才。在刘秀的重视和提倡下，东汉初年就出现了“四海之内，学校如林”的局面。在思想上，刘秀宣扬君权神授，提倡谶纬之学和迷信鬼神，给学术和思想的发展带来了不利的影响。
刘秀统治期间，东汉经济迅速恢复发展，社会安定，百姓过上了安居乐业的日子，出现了欣欣向荣的“光武中兴”的景象。东汉成为继西汉之后又一个文明强盛的国家。