宋軍繼續南下，進逼朗州。此時楊師已擊敗張文表，平息了叛亂，因此周保權拒絕宋軍入城。慕容延釗毫不理睬，依舊指揮大軍攻入城中，生擒周保權。又鎮壓各處的反抗，迅速占領湖南，得十四州、一監、六十六縣、九萬七千三百八十八戶。
宋占有荊湘，為統一南方開創了有利的局麵，也直接威脅到盤踞四川的後蜀政權。
後蜀皇帝孟昶對宋軍南下，一舉滅亡南平、楚政權十分恐懼。乾德二年（964），他派使臣北上勾結北漢，請求發兵渡黃河南下，自己則出兵自四川北上，占據潼關（今屬陝西）以西地區，“使中原表裏受敵”，牽製宋軍，解除對後蜀的直接威脅。孟昶此舉，恰成為宋廷出兵的借口，趙匡胤笑道：“吾西討有名矣。”⑧十一月，趙匡胤派六萬人馬，分兩路伐蜀：一路由王全斌、崔彥進、王仁贍等統領，自鳳州（治今陝西鳳縣東北）南下，進攻劍門（今四川劍閣北）；一路由劉光義、曹彬等統領，自歸州（治今湖北秭歸）逆長江西上，直攻夔州（治今四川奉節東）。孟昶即以其子孟元哲為元帥，與知樞密院王昭遠指揮後蜀軍隊抵抗宋軍進攻。不料，劍門一戰，蜀軍一觸即潰，王昭遠被俘。王全斌攻破蜀軍防線，揮師進逼成都。孟昶見大勢已去，被迫獻城投降。不久，劉光義亦率兵抵達成都。至此，宋軍前後僅用六十六天，即滅後蜀，而得四十五州、一百五十八縣、五十三萬四千零三十九戶。
宋軍平定巴蜀後，卻大肆搶掠，屠殺後蜀降兵，激起四川百姓的反抗。乾德三年，四川地區先後爆發上官進、全師進領導的蜀兵和百姓的反宋鬥爭。曆時三年，方被宋軍鎮壓平息。為安撫四川軍民，趙匡胤下詔，將王全斌等將帥降職處罰，並肅正軍紀，逐步穩定四川局勢。
後蜀滅亡前後，占據嶺南的南漢政權，正因刑罰嚴酷、濫殺無辜，加之賦役繁重、民不聊生，統治岌岌可危。大臣邵廷認為宋軍大舉南下，南平、楚及後蜀諸國相繼覆滅，宋朝“必將盡有海內，其勢非一天下不能已”⑨，建議後主劉與宋通好。劉非但不采納，反而以謀反罪將其處死。其後，趙匡胤也設法通過後唐勸說劉歸順宋朝，亦遭拒絕。宋開寶三年（970）九月，趙匡胤令潘美統行營前軍，尹崇珂為副帥，領大軍討伐南漢。宋軍自郴州（治今廣東韶關）敲開南漢北邊的大門。四年正月，宋軍再克英州（治今廣東英德），逼近廣州。
麵對接踵而至的失利，劉竟孤注一擲，調集全國軍隊救援廣州，又於城外編竹木為柵欄，以阻擋宋軍的進攻。潘美施以火攻。他下令征調數千民夫，每人手持兩隻火炬，待天黑以後，悄悄接近南漢軍營。一聲令下，萬火齊發，刹那間，火光衝天，火借風勢，廣州城外一片火海，南漢後主抱頭鼠竄。宋軍趁勢猛攻，殺死南漢兵士數萬人，隨即破城而入。劉下令焚燒府庫，正欲出逃海島，適逢宋軍追趕而至，束手就擒。宋軍一鼓作氣，繼續攻占嶺南各州縣重鎮，很快平定了嶺南，得六十州、二百一十四縣、十七萬零二百六十三戶。
南方諸割據政權中當屬南唐最為強盛。然而五代末期，後周世宗三次親征南唐，奪得江北、淮南十四州、六十縣之地，與其劃江為界，為此南唐君臣驚恐萬狀。自趙匡胤稱帝後，南唐後主李煜便百般討好宋朝，企圖以此維持自己的割據小政權。出於戰略上的考慮，宋軍在統一南方之初，也未與之宣戰，但卻與地處南唐東南的吳越政權結成軍事同盟，以此鉗製南唐，構成對它的包圍之勢。
滅亡南漢後，宋軍進行休整。宋開寶七年（974），趙匡胤命曹彬、潘美為大將，統兵十萬，自荊南乘戰艦順長江而下，開始了統一南唐的戰爭。