朱元璋一统江南后，按照既定方针，那就是北进中原，彻底结束元朝的统治。
吴元年（1367年）十月二十一日，朱元璋任命中书右丞相徐达为征虏大将军，平章常遇春为副将军，率军25万，北进中原。
战略补给层面，朱元璋一方面有稳定的战略后方，得益于广积粮的前期发展策略，粮草方面充足；另一方面，在消灭了陈友谅、张士诚的队伍，兼并了他们的地盘后，也缴获了大量的兵器辎重和粮草军备，同时降兵也补充了消耗的兵源，这都给北伐大军提供了强有力的保障。
师出得有名，北伐时，朱元璋发布《谕中原檄》，喊出口号：驱逐胡虏，恢复中华，立纲陈纪，救济斯民，以此感召北方人民，站起来，反抗元朝。同时，要求北伐军士，要军纪严明，不得嗜杀，不得劫掳，不得奸淫，不得扰民，这样的做法也得到了人民的拥护，极大地减少了北伐的阻力。
朱元璋和以刘基、李善长为首的谋士团针对北伐进行战略部署，综合考虑，摒弃了武将平掌常遇春提出直捣元都的作战方案，认为该方案过于激进，元大都城高墙厚，历代元朝皇帝都进行过修缮，防御必定惊人，如果长驱直入，不能一战定乾坤，彼时陷入拉锯战，孤军深入，粮草不济，将会功败垂成。朱元璋认为应徐图缓进，战略作战层面应当分三步走。
第一步，先攻取山东，打开蒙元的屏障，然后挥师河南，斩断它的羽翼，继而夺取潼关守住它，占据它门户的门槛。该层面的战略意图在于占领潼关并守住它。潼关是关中的东大门，秦、晋、豫三地交汇的要冲，是东进中原，西出关中、西域的咽喉之地，地势险要，易守难攻，是历来兵家必争之地。占领了潼关，意味打通了南北通道，占据进可攻、退可守的主动之势；同时以潼关为依托，建立攻元的战略大后方，前方作战部队可在此补充粮草、兵源，后方也可建立有保障的长久补给线。
北伐大军按照既定方针，开始北伐。很快，第一阶段的作战顺利完成。徐达率兵先取山东，而后兵分两路进攻河南，一路自济宁沿黄河进攻汴梁（今河南开封），一路自永城进攻许州（今河南许昌），另有邓愈率军攻南阳以为策应，明军势如破竹，连战连捷，在潼关会师，结果潼关不战而降，顺利占领潼关。达到第一阶段作战目标后，朱元璋十分高兴，亲自到汴梁坐镇指挥，准备第二阶段的作战。
与此同时，洪武元年（1368年）正月初四，朱元璋正式南京称帝，国号大明，年号洪武。大明初立，自然要大封。兄弟们，我老朱当了皇帝，自然不会忘了兄弟们。
最初，进封开国元勋六人为六公，分别是韩国公李善长、魏国公徐达、郑国公常遇春、曹国公李文忠、宋国公冯胜和卫国公邓愈。而后又追封胡大海为越国公，战死的丁德兴为济国公，汤和为信国公，冯国用封郢国公。次年，朱元璋在南京鸡鸣山立功臣庙，朱元璋亲定功臣位次，以徐达为首，次常遇春、李文忠、邓愈、汤和、沐英、胡大海、冯国用、赵德胜、耿再成、华高、丁德兴、俞通海、张德胜、吴良、吴桢、曹良臣、康茂才、吴复、茅成、孙兴祖一共二十一人，死者像祀，生者虚位。又把廖永安、俞通海、张德胜、桑世杰、耿再成、胡大海、丁德兴七人配享太庙。
第二步，攻占河北、天津，剪除元朝外围势力，让大都成为孤城，而后挥师进兵大都，则可以不战而克。该层面的战略意图在于以最小的代价完成推翻元朝的壮举。在老朱同志看来，元朝灭亡只是时间问题，他早已将眼光放到元朝灭亡之后的局面，四川有明玉珍政权，云南有元梁王政权，北方还有元叛将扩廓帖木儿和元将李思齐，这都是需要武力征服的，因此如何以最小的代价获取最大的战果，保存自己的有生力量，来应对接下来的战况就显得尤为重要。徐图缓进，由内而外，挟百胜之师的气势，以坚定不移的步伐推进到大都城外，老朱这一手心理战术玩的炉火纯青，死亡不可怕，等待死亡的过程才可怕，这一步步蚕食，会导致本就薄弱的意志崩溃。
洪武元年（1368年）七月，朱元璋采纳徐达建议，由临清（今属山东）直取大都，开展第二阶段战略作战。命令征虏右副将军冯胜守汴梁，江西行省左丞何文辉守河南（今洛阳），镇国将军郭兴等人镇守潼关，徐达率大军于七月初二，出师汴梁，一路推进，连克卫辉(今河南汲县)、彰德(今河南安阳)、磁州(今河北磁县)、邯郸等城，七月十一日到达临清，并与东昌之师会师；同时命令参政傅友德开通陆路，都督副使顾时开通河道，于七月十五日水陆齐头并进。王师开至德州，与征虏副将军常遇春、张兴祖等师会合，共同向北推进。一路北上，二十日克长芦(今河北沧州)、青州(今河北青县及天津静海等地)，二十三日克直沽(今天津)，二十五日在河西务(今天津市武清东北)击败顽抗的元军。大军势如破竹，锐不可当，直逼大都城下。
元顺帝一看大势已去，赶紧跑吧，再不跑命都得搁在这。于是在七月二十八日夜带着太子、三宫后妃从建德门仓皇出逃，，经由居庸关逃往上都开平(今内蒙古多伦西北)。八月二日，徐达率军占领大都，第二阶段的战略目标打卡完成。至此，蒙古在中原的统治结束，明朝取得了在长城以内地区的统治权，丢失四百年的幽云十六州也被收回。
第三步，攻占大都后，再派兵西进，以风卷残云之势，夺取云中（今属内蒙古）、九原（今属内蒙古）以及关陇（泛指陕西、甘肃及宁夏）等地，则北方可定。这一层面的战略意图明显，就是趁你病要你命。元朝大都都被占领了，元朝完犊子了，你们老板携款跑路了，你们还坚持个什么劲，跟我混吧。我带你们喝酒吃肉，大称分金。就是利用元朝灭亡、军心涣散的时机，短平快的取得北方一统的战果，不然等守城将领缓过劲来，难免有一番苦战。
攻克大都之后，北方的山东、河南、河北等地尽入朱元璋之手，尤其是元朝皇帝北逃，困据在秦晋之地的元朝武装集团，登时乱作一团，陷入了群龙无首的境地。朱元璋看到第二阶段取得如此战果，立刻命令徐达继续趁胜追击，转入第三战略阶段，经略甘陕。
洪武元年(1368年)八月十五日，朱元璋命都督副使孙兴祖、都督佥事华云龙留守北平府(今北京)，徐达、常遇春挥师西向，攻取山西。徐达、常遇春经过五个月的艰苦作战，与洪武二年正月攻克大同，平定山西。后明军于兰州击败北元主力扩廓帖木儿部精锐，招降逃到临洮(今属甘肃)的李思齐、张思道的残元势力，相继攻克奉元路(今陕西西安)、凤翔、兰州、临洮、庆阳等重镇，基本上消灭了甘陕地区的元军势力。
至此，朱元璋北伐灭元之战宣告结束，基本上实现了战前拟定的三步走战略计划。
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