文帝親自去慰勞軍隊，到了霸上和棘門，軍營都可直接驅車而入，將軍和他下麵的官兵騎馬迎進送出。接著去細柳軍營，營中將士各個披堅持銳，刀出鞘，弓上弦，拉滿弓，持戰備狀態。文帝的先導驅車門下，不得入。先導說：“天子就要到了！”守衛軍門的都尉說：“將軍有令：軍中隻聽將軍命令，不聽天子的詔令。”等了不一會兒，文帝到了，又不得入營。於是文帝派使者手持符節詔告將軍：“我要入軍營慰勞軍隊，”周亞夫才傳令打開營門。營門的守衛士兵對皇帝隨從人員交代說：“將軍規定：軍營中不準車馬奔馳。”於是文帝的車便控著韁繩，慢慢走。到了營中，將軍周亞夫手持兵器向文帝拱手說：“身著鎧甲的將土不行拜跪禮，請允許我以軍禮參見。”天子深受感動，改換了姿態，靠在車前橫木上向軍隊敬禮。派人稱謝說：“皇帝鄭重的慰勞將軍。”勞軍儀式結束後，出了營門，群臣都非常驚訝。文帝稱讚道：“這才是真正的將軍呢！以前過的霸上和棘門的軍隊，好像小孩子做遊戲。那裏的將軍遭襲擊就可成為俘虜。至於周亞夫，敵人能有時機冒犯他嗎？”文帝對亞夫讚美了很久。一個多月以後，三支部隊撤兵，文帝便任命周亞夫做中尉，負責京城的治安。
周亞夫的治軍給文帝留下了深刻的印象，文帝臨死時囑咐告誡太子劉啟（後來的景帝）說：“國家若有急難，周亞夫真正可以擔當帶兵的重任。”文帝逝世後，景帝即位，任用周亞夫做車騎將軍。
周亞夫受君命後，製定了避實擊虛的策略：先不管梁國；避免與強大的楚軍進行正麵交戰，而以漢軍截斷叛軍糧道，使叛軍自亂陣腳。
景帝三年（前154年）三月，吳楚聯軍向梁進攻，棘壁（今河南永城西北）一戰，殲滅梁軍數萬人，乘勝西進，梁軍退保睢陽（今河南商丘南），被吳楚聯軍圍攻。梁王數次派人求援，周亞夫按兵不動，直到吳楚攻梁受到相當消耗後，才將主力推進至下邑（今安徽碭山）。在吳楚四麵圍攻形勢下，梁一麵竭力固守，一麵組織力量不斷出擊，襲擾吳軍。吳楚聯軍久攻睢陽不下，屢屢受挫，西取滎、洛的計劃難以實現，退路又受威脅，乃調轉兵力進攻下邑，尋求漢軍主力決戰。周亞夫深溝高壘，堅壁不戰。吳楚求戰不得，派部分兵力佯攻漢軍壁壘的東南角，轉移漢軍注意力，以主力強攻西北角，這一聲東擊西的企圖被周亞夫及時識破。當吳軍進攻東南角時，他加強了西北角的防禦，粉碎了吳楚軍的進攻。
吳楚聯軍號稱數十萬，既遭頓挫於睢陽，又不得逞於下邑，進退維穀，加上餉道被斷，糧食不繼，在糧盡兵疲、士卒叛逃、士氣低落的情況下，不得不撤兵西走。周亞夫乘機追擊，大破吳楚聯軍。楚王兵敗自殺，吳王僅率數千人乘夜向江南逃竄，企圖依托東越垂死掙紮，但東越王懾於漢軍壓力，誘殺吳王。喧囂一時的吳楚叛亂，曆時僅3個月便完全失敗。