建武八年春季，来歙率两千多人伐山开道，从番须、回中直奔略阳城，斩杀隗嚣守将金梁。隗嚣大惊，说：“何其神也！”
刘秀知道略阳城被攻破后，十分高兴，说：略阳是隗嚣的核心要塞，这里被摧毁，那么很容易就会制服他的周边势力。
吴汉等人听说略阳被攻占，都要率军前往。刘秀认为隗嚣一定会出动全部精锐攻打略阳，待他长久围城而不破，士兵疲惫，便可乘机发起进攻。于是他把吴汉等人全部召回。
隗嚣果然派王元据守陇坻，行巡把守番须口，王孟扼守鸡头道，牛邯驻军瓦亭。他自己亲自率数万大军围攻略阳，公孙述也派李育、田弇前来助战。他们在上游斩山筑堤，引水灌城
来歙率众将士拼死抵抗，箭矢射光了，就拆房屋、砍木头当兵器。隗嚣出动全部精锐进攻，数月都不能攻下。
闰四月，刘秀亲征隗嚣。光禄勋郭宪劝他不要亲征，又挡在车驾前，拔出佩刀，砍断引车皮带。但这个举动阻止不了刘秀，依然亲自率军抵达漆县。
将领们大多都认为天子不宜深入险地，刘秀犹豫不决，便召见马援。马援认为隗嚣的部队即将土崩瓦解，大军进攻必破之。又在光武帝面前聚米为山谷，指画形势，还指明了大军行进路线，反复分析，让形势一目了然。
刘秀说敌人的情况全在他眼里了。第二天一早，刘秀大军抵达高平第一城。
窦融率五郡太守，以及羌人、小月氏等组成的数万军队和刘秀大军会师。窦融的军队刚刚集结时，因众将的礼仪不严谨，窦融就先派遣从事官询问朝会的礼仪规矩。
刘秀听说后十分赞许，把这事通告百官，又大摆酒宴，用特殊的礼仪招待窦融一行人。
随后，各路大军全部登上陇山。刘秀派王遵写信给牛邯，牛邯归降，汉朝廷拜他为太中大夫。于是隗嚣手下的十三名大将、十六个县城、十余万部众全部投降。
隗嚣带着妻儿逃到了西城，依附杨广。田弇、李育据守上邽。自此，略阳之围解除。刘秀犒劳、赏赐来歙，特地为他设专席，位次排在众将之上，又赏赐来歙的妻子细绢一千匹。
刘秀率军来到上邽，下诏劝隗嚣，说如果他束手就擒，父子还可相见，保证不会加害。如果打算反叛到底，那也是他自己的选择。
隗嚣最终没有投降，于是刘秀诛杀了他的儿子隗恂。又派吴汉、岑彭包围西城，耿弇、盖延包围上邽。
随后，刘秀封窦融为安丰侯，食邑四个县，封窦友为显亲侯，五郡太守也全部封为列侯，命他们返回西部镇守属地。窦融因自己长期独守西部边疆，内心恐惧不安，多次上书请求光武帝派人替换自己。刘秀回复说他和将军如同左右手，让他放心。
此时颍川盗贼四起，河东郡的守兵也发动叛乱，京师震动。刘秀知道后说：“吾悔不用郭子横之言。”
八月，刘秀从上邽日夜兼程东归洛阳，又写信给岑彭等人，说如果攻下西城、上邽两城，就可以带兵南下攻打蜀地。
九月，刘秀回到洛阳皇宫，他对执金吾寇恂说只能靠他平定颍川，让他复出，为国分优。
寇恂说颍川的盗贼之所以敢作乱，就是因为听说陛下在陇、蜀用兵。一旦陛下御驾亲征，贼寇便会投降。臣愿披甲做先锋。
于是刘秀亲征颍川，盗贼全部投降。汉朝廷没有拜寇恂为颍川太守，百姓拦在路上请求借寇君一年。寇恂因此被留在长社县，安抚官民，接纳残余投降的人。
紧接着，东郡、济阴也有盗贼作乱，刘秀派李通、王常前去征讨。因为东光侯耿纯曾经做过东郡太守，在卫地很有威望，刘秀又任命他为太中大夫，让他到东郡和大军会合。
东郡盗贼听说耿纯来了，全部到他那里投降，大军不战而还。刘秀因此重新任命耿纯为东郡太守。
安丘侯张步带着妻儿逃奔临淮，和弟弟张弘、张蓝打算召集旧部，乘船逃入大海。琅邪太守陈俊率军追击，将张步斩杀。
十一月，杨广去世，隗嚣处境愈发艰难。他驻守戎丘的大将王捷登上城头对汉军大喊：替隗王守城的人，都抱定必死之心。希望诸将军退兵，我将以死明志。于是自刎而死。
刘秀曾告诫吴汉各郡调来的士兵只会浪费粮食，若有逃亡的，就会挫伤军心，应全部遣散回乡。但吴汉等人贪功，想要攻下隗嚣，便没有遣散士兵。结果粮食越来越少，将士疲惫，逃亡的人越来越多。
此时岑彭正用山谷河水灌西城，还差一丈就要淹没西城时，王元、行巡、周宗带领公孙述派来的五千救兵突然从高处杀来，一边击鼓，一边大喊：“百万之众方至。”
汉军大惊，还未列阵，王元等人拼死作战，将隗嚣从西城接出，回到冀县。此时吴汉军中粮食耗尽，于是烧掉辎重，领兵撤出陇山，同时撤兵的还有盖延、耿弇。
隗嚣随即派兵尾随袭击汉军，多亏岑彭率军殿后，众将才得以率军东归。汉军撤退后，安定、北地、天水、陇西再次反叛，重新归附隗嚣。
校尉温序被隗嚣的将领苟宇俘获。苟宇反复劝降。温序大怒，呵斥道：“虏何敢迫胁汉将！” 于是拿符节打死好几个人。苟宇手下争着要杀死他，苟宇制止：“此义士，死节，可赐以剑。” 温序接过宝剑后，把胡须咬在嘴里，对左右说：“既为贼所杀，无令须污土。”于是拔剑自刎。从事官王忠护送他灵柩回到洛阳，刘秀下诏赏赐墓地，任命他的三个儿子为郎官。
十二月，高句丽王派使者入朝进贡，刘秀恢复了他的王号。
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