壽州雖然攻克，但淮南全境還沒有平定，而契丹陰影還在。後周朝廷得到一個好一點的消息：北漢麟州刺史楊重訓率城投降。世宗馬上任命他為麟州防禦使，以示鼓勵。但一年來，北邊不斷有契丹與北漢異動的消息，雖然沒有大的邊警，但誰也不敢掉以輕心。而要解決契丹問題，必先解決江淮問題。"先南後北"，這是王樸《平邊策》的基本意見，周世宗柴榮認同這個意見。於是，淮南必在平定規劃之中。
京師百萬人眾，糧草需要漕運解決。趁著枯水期，世宗下詔疏通汴水，使之流入五丈河，從此齊、魯漕運船可以直達汴梁。
京師的問題解決了。世宗又任命樞密副使、戶部侍郎王樸為檢校太保，代理樞密使。同時任命趙匡胤為義成（今河南滑縣）節度使。隨後，又以王樸為東京留守，準許他據實際情況便宜從事；以三司使張美代理大內都點檢，管理宮禁諸事。一切安排妥當，柴榮開始了第三次禦駕親征，兵鋒直指淮南。
公元957年冬十一月，又是一個淮河的枯水季節，柴榮大軍到達治所在渦口的鎮淮軍（今安徽懷遠），第二天五更時，渡過淮河，隨後，抵達南唐轄區濠州（今安徽鳳陽）城西。
濠州東北十八裏有一開闊的河灘，唐軍在河灘上設置柵欄，四周環水據以固守，認為周師不可能從此地過河。
世宗見狀，親自指揮，命甲士數百人，乘駱駝涉水，趙匡胤則率騎兵跟進，短兵相接，很快拔取河灘營柵。
李重進則率軍破濠州南關城。次日，柴榮親自率軍來攻濠州。大將王審琦輕取南唐水寨。
唐軍在城北麵屯戰船數百艘，又在淮水中豎立巨大的木頭遲滯周師。世宗命水軍進攻，拔掉巨木，焚戰船七十餘艘，斬首兩千多級。濠州的附屬堡壘羊馬城，一麵靠水，三麵築牆，也被周師攻破。
濠州城內人心震恐。夜晚，南唐濠州團練使郭廷謂給周世宗上表說："臣家在江南，今若馬上投降，恐被唐人誅滅全族，請求先遣使者到金陵請命，然後出城投降。"世宗答應了他。幾天後，世宗聽說南唐有數百艘戰船來到渙水（淮河支流）東麵，準備救援濠州，便夜晚派出周師，親自率領水陸進攻。在洞口（今安徽五河縣東，渙水入口）大敗唐軍，斬首五千餘級，俘獲兩千餘人。周師乘勝擊鼓東行，所到之處皆被攻克。兩天後，到達泗州（今江蘇盱眙，淮河北岸）城下。趙匡胤先攻城南，燒城門，破水寨。城外的月城（與主城連在一起，半月形）也被攻破。柴榮戎裝登上月城門樓，親督將士攻取內城。
這期間，北漢有事。北漢主劉承鈞自從即位以來，忙於安定境內，沒有對外攻略。當月，契丹聞聽柴榮南下，即派遣大同節度使、侍中崔勳領兵來會北漢軍隊，擬共同入侵後周。劉承鈞派忠武節度使、同平章事李存瓌領兵與契丹會合，南下犯潞州。但到達城下後，見周師李筠防固甚嚴，不戰而回。北漢主知道契丹並不死拚，實在靠不住，但不敢立即與之斷交，便贈送給崔勳豐厚禮物遣還。
契丹與北漢聯軍返回的消息傳到周師大營時，唐泗州守將範再遇舉城投降。世宗以範再遇為宿州團練使。這時，泗州城外的農民都已經進入城中，世宗就戒令軍中出外砍柴的人不要踐踏民田，城中的農民聽後非常感動、高興，爭著來獻糧草。泗州降後，周師無一士卒敢擅入城內。五代以來，破城之後，動輒剽掠的積習，在柴榮這裏得到遏製。
又有情報：唐軍戰船幾百艘，從洞口退往清口（今江蘇淮陰市西南）。世宗置身後的濠州於不顧，令全軍東進。他親率步騎從淮水北岸挺進，趙匡胤則率步騎兵從淮水南岸挺進，其餘眾將率水軍從淮水中流挺進，三軍共同追擊唐軍。我能想象，汗水在冬季寒冷空氣的蒸騰中，合著飛揚的塵土，在將士們的臉上，凝結為鬼臉般的圖案。
當時淮水之濱久無行人，蘆葦茂密如織，到處都是泥淖溝塹，但周師士氣正盛，在冰冷的泥水中跋涉前行，都很樂觀，似乎忘卻了疲勞。
兩天後，周師追上唐軍，且戰且行，金鼓之聲傳聞數十裏。又過了一天，到達楚州西北，再敗唐軍。
唐軍有沿淮水向東而下的，世宗率兵親自追趕，趙匡胤擔任前鋒，行軍六十裏，擒獲南唐保義節度使（保義軍在陝北，此為虛職）、濠、泗、楚、海四州都應援使陳承昭，這才返回楚州城下。所獲戰船除去燒毀沉沒的不算，共得三百餘艘，俘獲降卒七千餘人，斬殺淹死者不計其數。南唐淮上水軍至此全部被殲。
郭廷謂派遣的使者從金陵回來了，告知南唐李璟不能來救援濠州。郭廷謂更知濠州不能守，於是命錄事參軍鄱陽人李延鄒起草降表。李延鄒認為應該有忠義之氣，不可投降。
郭廷謂用刀劍相逼。李延鄒將筆擲於地下，凜然道："大丈夫終不負國為叛臣作降表！"郭廷謂將其斬首，舉濠州投降。周師得到兵員萬人，糧數萬斛。世宗嘉勉郭廷謂，為濠州防禦使。
唐主李璟知道消息後，賞賜了李延鄒的兒子。周世宗從淮北過河，到楚州（今江蘇淮安）城西北紮營。各地捷報傳來，南唐守軍紛紛投降。周師也攻克了楚州的月城。但在攻楚州大城時，遇到了堅決的抵抗，形勢很像當年打壽州。幾天後，世宗在行營接見了南唐降將郭廷謂，對他說："朕自南征以來，江南諸將敗亡相繼。去年五月，隻有卿能斷渦口浮橋，破我定遠大寨（今屬安徽，在滁州西），已經足以報國了。濠州小城，即使讓李璟親自來守，他能守得住嗎？你來歸附大周，免去多少流血！"於是命令郭廷謂帶領濠州兵攻天長（在安徽）。事實上，這位郭廷謂將軍在守衛濠州時，已經連續多次"重創"周師。