管軍機構則有統軍元帥府、管軍總管府、管軍萬戶府等，均屬樞密院管轄。軍職則有百戶、千戶、萬戶、總管和統軍元帥等。
宋政權建立後，元朝軍隊更加緊了對它的鎮壓。六月，答失八都魯拜河南行省平章政事，進軍長葛（今河南長葛東北），與劉福通野戰，被擊敗，戰士奔潰。答失八都魯退至中牟，收散卒，準備開展屯種戍守，又被紅巾軍劫營，盡失 輜重。元將劉哈剌不花設伏邀擊，紅巾軍失利，元軍奪回所失輜重。
劉福通遣將趙明達北攻嵩、許、鄧、洛，自孟津渡河至懷慶，河北大震。察罕帖木兒進戰，北上的紅巾軍戰敗。十二月，答失八都魯又敗劉福通於太康，進圍亳州，韓林兒避兵於安豐（今安徽壽縣）。
十六年（宋龍鳳二年，1356）三月，劉福通進兵亳州，“答失八都魯父子與劉福通對敵，自巳至酉，大戰數合，答失八都魯墜馬，孛羅帖木兒（答失八都魯之子——引者注）扶令上馬先還，自持弓失連發以斃追者，夜三更步回營中。十月，移駐陳留”。
九月，為了減輕元軍對都城亳州的軍事壓力，擴大戰果，劉福通遣將李武、崔德等進兵陝西，毛貴入山東。李、崔破潼關，元參知政事述律傑戰死。
十七年（宋龍鳳三年，1357），由於毛貴在山東戰果輝煌，劉福通進一步決定大舉北伐。宋北伐軍兵分三路：以毛貴為主力，由東路進攻大都；關先生、破頭潘為中路繞道山西，轉攻河北，與東路配合包圍大都；派白不信、大刀敖、李喜喜至陝西，增援李武、崔德。旗聯大書：“虎齎三千，直抵幽燕之地；龍飛九五，重開大宋之天。”表示了滅亡元朝的決心。
李武、崔德取潼關後，連克陝州（今河南三門峽市）、虢州（今河南靈寶），扼崤函，將入陝。察罕帖木兒、李思齊奉調前往追擊，李、崔率軍至平陸（今山西平陸西南）、安邑（今山西運城東北），被察罕帖木兒擊敗，隊伍潰散。不久，他們又重新聚集，占領商州（今陝西商州），攻武關，奪七盤，下藍田，趨長安，前鋒直抵霸上，陝西省台告急。察罕帖木兒率眾入關，長驅而前，紅巾軍失利，改走南山，入興元。十月，白不信、大刀敖、李喜喜等下興元，入鳳翔。又為察罕帖木兒、李思齊所敗，走入四川，李喜喜所部後來投奔了陳友諒。留在陝、甘的李武、崔德於龍鳳六年（至正二十年，1360）攻占了寧夏路（今寧夏銀川）、靈州（今寧夏靈武南）等地。六年（至正二十一年，1361），投降李思齊。
毛貴入山東後，下膠州（今山東膠州），殺僉樞密院事脫歡，克萊州（今山東掖縣），殺山東宣慰副使釋嘉訥。占領益都路，益王買奴逃遁，山東行樞密知院張俊投井死。迅速占領了山東大部郡邑。三月，下濱州（今山東濱州），進逼濟南。朝廷急命湖廣行省左丞相太不花、知樞密院事孛蘭奚和同僉淮南行樞密院事董搏霄往援，時紅巾軍大集，“自南山來攻濟南，望之兩山皆赤”。搏霄等設伏澗上，先以數十騎前往挑戰，紅巾軍中伏失利。泰安紅巾軍前往支援，也為搏霄所敗，遂放棄濟南。四月，攻占莒州（今山東莒縣）。七月，元鎮守黃河義軍萬戶田豐響應毛貴，攻克濟寧路（今山東巨野）、濮州（今山東鄄城北）。冬，棣州的元義軍千戶餘寶也殺知樞密院事寶童，響應紅巾軍。
龍鳳四年（至正十八年，1358）正月，田豐攻占元朝南北漕運的樞紐——東平路（今山東東平），元朝南北漕運中斷。二月，毛貴下清（今河北青縣）、滄（今河北滄州市），進據長蘆（滄州）。不久，攻占濟南路，元守將愛的戰死。
毛貴在山東修城池，“立賓興院，選用故官，以姬宗周等分守諸路；又於萊州立三百六十屯田，每屯相去三十裏，造大車百輛，以挽運糧儲，官民田十止收二分，冬則陸運，夏則水運”。在軍事上節節勝利的情況下，重視發展生產，建立鞏固的根據地。接著，他揮師北上，由河間趨直沽，犯漷州，至棗林，逼畿甸，樞密副使達國珍戰死，元廷中外駭懼，鹹議遷都。獨左丞相太平堅持固守。同知樞密院事劉哈剌不花奉命出城拒敵，與紅巾軍戰於柳林，毛貴軍失利，退回濟南。龍鳳五年（元至正十九年，1359），毛貴被部將趙君用殺害，毛貴部下續繼祖又殺死趙君用。在內部互相殘殺中，山東紅巾軍勢力削弱。至正二十一年，察罕帖木兒向山東反攻，奪回了山東部分州縣，招降了田豐、餘寶等，山東又被元朝勢力所控製。
北伐中路軍於龍鳳三年（至正十七年，1357）入太行，取陵川（今屬山西），克高平（今屬山西），占領潞州（今山西長治），進攻河東重鎮冀寧路（今山西太原）。由於受到察罕帖木兒的重兵阻截，退回太行。
四年春，毛貴遣部將王士誠、續繼祖自益都出兵進攻懷慶，殺懷慶路總管王得貞；王士誠攻占晉寧路（今山西臨汾），殺總管杜賽因不花。中路軍勢力大增，遂兵分兩路，分別自絳州（今山西新絳）、沁州（今山西沁縣）出發，進攻晉寧、大同。
圍攻大都的東路軍撤退後，察罕帖木兒抽調大量兵力西向對付中路。六月，關先生攻克遼州（今山西左權）。九月，東向進攻保定、定州，不克，再入山西，到達晉北。十月，占領大同、興和。十二月，攻克上都，焚毀了上都宮闕；占領全寧路（今內蒙古赤峰市翁牛特旗），焚毀魯王宮府；奪取遼陽路，殺懿州總管呂震，並以此為根據地，向高麗進攻。五年十一月，前鋒渡鴨綠江，十二月，攻占義州、西京（今朝鮮平壤）等地。七年，因戰事不利，退回遼陽，關先生、沙劉二戰死，破頭潘被俘。餘眾退回山東後降元。