十五年，贼势滋蔓，由汴以南陷邓、许、嵩、洛。察罕帖木儿兵日益盛，转战而北，遂戍虎牢，以遏贼锋。贼乃北渡盟津，焚掠至覃怀，河北震动。察罕帖木儿进战，大败之，余党栅河洲，歼之无遗类，河北遂定。朝廷奇其功，除中书刑部侍郎，阶中议大夫。苗军以荥阳叛，察罕帖木儿夜袭之，虏其众几尽，乃结营屯中牟。已而淮右贼众三十万掠汴以西，来捣中牟营。察罕帖木儿结陈待之，以死生利害谕士卒。士卒贾勇决死战，无不一当百。会大风扬沙，自率猛士鼓噪从中起，奋击贼中坚，贼势遂披靡不能支，弃旗鼓遁走，追杀十余里，斩首无算。军声益大振。
十六年，升中书兵部尚书，阶嘉议大夫。继而贼西陷陕州，断殽、函，势欲趋秦、晋。知枢密院事答失八都鲁方节制河南军，调察罕帖木儿与李思齐往攻之。察罕帖木儿即鼓行而西，夜拔殽陵，立栅交口。陕为城，阻山带河，险且固，而贼转南山粟给食以坚守，攻之猝不可拔。察罕帖木儿乃焚马矢营中，如炊烟状，以疑贼，而夜提兵拔灵宝城。守既备，贼始觉，不敢动，即渡河陷平陆，掠安邑，蹂晋南鄙。察罕帖木儿追袭之，蹙之以铁骑。贼回扼下阳津，赴水死者甚众。相持数月，贼势穷，皆遁溃。以功加中奉大夫、佥河北行枢密院事。
十七年，贼寻出襄樊，陷商州，攻武关，官军败走，遂直趋长安，至灞上，分道掠同、华诸州，三辅震恐。陕西省台来告急。察罕帖木儿即领大众入潼关，长驱而前，与贼遇，战辄胜，杀获以亿万计。贼余党皆散溃，走南山，入兴元。朝廷嘉其复关陕有大功，授资善大夫、陕西行省左丞。未几，贼出自巴蜀，陷秦、陇，据巩昌，遂窥凤翔。察罕帖木儿即先分兵入守凤翔城，而遣谍者诱贼围凤翔。贼果来围之，厚凡数十重。察罕帖木儿自将铁骑，昼夜驰二百里往赴。比去城里所，分军张左右翼掩击之。城中军亦开门鼓噪而出，内外合击，呼声动天地。贼大溃，自相践蹂，斩首数万级，伏尸百余里，余党皆遁还。关中悉定。
十八年，山东贼分道犯京畿。朝廷征四方兵入卫，诏察罕帖木儿以兵屯涿州。察罕帖木儿即留兵戍清湫、义谷，屯潼关，塞南山口，以备他盗。而自将锐卒往赴召。而曹、濮贼方分道逾太行，焚上党，掠晋、冀，陷云中、雁门、代郡，烽火数千里，复大掠南且还。察罕帖木儿先遣兵伏南山阻隘，而自勒重兵屯闻喜、绛阳。贼果走南山，纵伏兵横击之，贼皆弃辎重走山谷，其得南还者无几。乃分兵屯泽州，塞碗子城，屯上党，塞吾儿谷，屯并州，塞井陉口，以杜太行诸道。贼屡至，守将数血战击却之，河东悉定。进陕西行省右丞，兼陕西行台侍御史、同知河南行枢密院事。于是天子乃诏察罕帖木儿守御关陕、晋、冀，抚镇汉、沔、荆、襄，便宜行阃外事。察罕帖木儿益务练兵训农，以平定四方为己责。
是年，安丰贼刘福通等陷汴梁，造宫阙，易正朔，号召群盗。巴蜀、荆楚、江淮、齐鲁、辽海，西至甘肃，所在兵起，势相联结。察罕帖木儿乃北塞太行，南守巩、洛，而自将中军军沔池。会叛将周全弃覃怀，入汴城，合兵攻洛阳。察罕帖木儿下令严守备，别以奇兵出宜阳，而自将精骑发新安来援。贼至城下，见坚壁不可犯，退引去，因追至虎牢，塞成皋诸险而还。拜陕西行省平章政事，仍兼同知行枢密院事，便宜行事。
十九年，察罕帖木儿图复汴梁。五月，以大军次虎牢。先发游骑，南道出汴南，略归、亳、陈、察，北道出汴东，战船浮于河，水陆并下，略曹南，据黄陵渡。乃大发秦兵，出函关，过虎牢；晋兵出太行，逾黄河，俱会汴城下，首夺其外城。察罕帖木儿自将铁骑屯杏花营，诸将环城而垒。贼屡出战，战辄败，遂婴城以守。乃夜伏兵城南，旦日，遣苗军跳梁者略城而东。贼倾城出追，伏兵鼓噪起，邀击败之。又令弱卒立栅外城以饵贼。贼出争之，弱卒佯走，薄城西，因突铁骑纵击，悉擒其众。贼自是益不敢出。八月，谍知城中计穷，食且尽，乃与诸将闫思孝、李克彝、虎林赤、赛因赤、答忽、脱因不花、吕文、完哲、贺宗哲、安童、张守礼、伯颜、孙翥、姚守德、魏赛因不花、杨履信、关关等议，各分门而攻。至夜，将士鼓勇登城，斩关而入，遂拔之。刘福通奉其伪主从数百骑出东门遁走。获伪后及贼妻子数万、伪官五千、符玺印章宝货无算。全居民二十万。军不敢私，市不易肆，不旬日河南悉定。献捷京师，欢声动中外，以功拜河南行省平章政事，兼知河南行枢密院事、陕西行台御史中丞，仍便宜行事。诏告天下。