地皇四年（23）二月，新市、平林、下江、舂陵四支军队会合以后，将领们商量打出汉朝的旗号来笼络人心，遂立时在平林军中的汉宗室、舂陵戴侯曾孙刘玄为皇帝。刘玄原号“更始将军”，因此便下令改年号为“更始”，封刘縯为大司徒，陈牧为大司空，朱鲔为大司马。
汉军主力围攻宛城，认为只要攻破了宛城，则西进可直捣长安，东退也可威胁洛阳，并寻机与东方的赤眉军会师。为了保证主力在宛城方面进攻顺利，刘玄还派王凤、王常、刘秀等人率领部分兵力向北推进，先后攻克昆阳（今河南叶县）、定陵（今河南舞阳北）和郾城（今河南郾城南），以阻遏南下增援宛城的新军。
新军主力，本来大都调往东方，去讨伐赤眉军，闻听绿林军建立汉政权，进而包围了宛城，深知这才是心腹大患。于是当年五月，王莽派司空王邑和司徒王寻前往洛阳，征发精通兵法的63人为军官，招募巨人“巨毋霸”为垒尉，搜集虎、豹、犀牛、大象等猛兽以助军威，共聚集了42万大军，号称百万，浩浩荡荡向宛城杀来。
新军先锋部队十万人首先进攻昆阳。此刻王凤等人拒守昆阳，兵力不过八、九千而已。面对如此悬殊的敌我兵力，汉军诸将大都主张分散撤退，以图后举，只有刘秀持反对意见，他说：“现在咱们粮草不足，兵力也不如敌人，如果合力抵御，还可能获得胜利，如果分散撤退，则肯定会失败。况且宛城还没攻克，如果放弃昆阳，让敌军进逼到宛城下，则各部都会灭亡。”他说服了王凤等人，固守昆阳城，自己和宗佻、李轶等13骑突围而出，前往郾城、定陵一带调兵解围。
新军主力包围了昆阳，严尤建议说：“昆阳城小而坚，今假号令者（指刘玄）在宛，亟进大兵，彼必奔走；宛败，昆阳自服。”但主将王邑不肯听从，傲慢地说：“百万之师，所过当灭。今屠此城，喋血而进，前歌后舞，顾不快耶？”围城战中，严尤又建议说：“围城必阙，合乎兵法。不如让开一面，让敌人逃走，逃兵跑到宛城下，散布恐惧情绪，以后的仗就好打了。”可惜骄横无谋的王邑仍然不肯听从。
就在新军围困昆阳，连续十数日无法攻克的时候，汉军主力猛攻宛城，城中粮尽，守将岑彭终于被迫投降了。六月初，刘秀等人从郾城、定陵一带聚集了一万多援军，前来解昆阳之围。为了消除军中的惧敌心理，刘秀亲率精锐千余人为先锋，距离王邑军四、五里列成阵势。王邑、王寻恃众亲敌，只派数千人前往迎战，被刘秀打败。诸将都说：“刘将军平生见小敌怯，今见大敌勇，甚可怪也。且复居前，请助将军。”士气立刻被调动起来了。
当时攻克宛城的消息还没有传到昆阳，刘秀假造战报，射入昆阳城中，以巩固守城士兵的决心，同时还把同样的战报故意泄露给新军知道。新军得知宛城已失，士气低落。刘秀遂精选“死士”3000人，迂回到城西，突然渡过昆水，直指新军的总指挥部，杀死了王寻。
城中汉军在王凤等人的指挥下，也趁势杀出，新军全线崩溃，横尸遍野。此时，正逢大风暴雨，滍水暴涨，涉水而逃被淹死的新军不计其数。王邑、严尤率残部狼狈逃回洛阳。这就是历史上著名的以少胜多的战役——昆阳之战。
昆阳大战后，新朝再没有力量整合大军，征剿各地起义势力了，只能重点防御洛阳、长安两座中心城市。而汉军则分兵两路，一路由王匡率领，北上进攻洛阳，一路由申屠建和李松率领，西取长安。地皇四年（23）九月，王匡顺利攻克洛阳，十一月，申屠建等逼近要隘武关。
在强大的外部压力下，新朝统治者内部也开始瓦解。当年七月，国师刘歆、大司马董忠等想要劫持王莽降汉，事败被杀。王莽听说汉兵已到武关，急派亲信将领九人，号为“九虎”，率北军精锐数万人前往迎敌。汉将于匡、邓晔等前后夹击，大败“九虎”，六虎败死，三虎退走。
于是汉军长驱直入，逼近长安，豪强申砀、王大等全都聚拢部众，与汉军会合。此时有传闻说在成纪（今甘肃秦安北）起兵的隗嚣即将统率大军来到，汉军诸将为了抢功，猛攻长安城防。王莽毫无办法，只得赦出狱中囚徒，给予兵器，和他们歃血为盟，说：“有不为新朝奋战的，鬼神也不会饶恕他！”但这些囚徒怎么会有战斗力？还没渡过渭桥，就全都跑散了。
最终汉军攻克了宣平门。众臣劝王莽尽快逃走，王莽坚持不肯，大呼道：“天生德于予，汉兵其如予何！”于是众臣挟持他西出白虎门，走到未央宫的渐台，终于被汉兵团团包围。王莽身边公卿、大夫、侍中、黄门郎等各级官员千余人，大都战死，最后商人杜吴率先冲上渐台，砍下了王莽的首级。众汉兵一涌而上，把王莽分了尸。
从来一个封建王朝腐烂到了极点，不经过一次大动乱，是无法解决土地兼并等各种社会问题的。王莽想要通过和平改革挽救上层建筑的灭亡，本身就是一件非常艰难的事情，而他的个人能力又注定了改革无法取得好的成果。王莽既被杀死，新朝就此灭亡，新的汉朝即将诞生。