韩林儿和刘福通在至正十五年（1355年）在亳州建立了宋政权以后，当时分散在中原各地的红巾军，大部分都接受他的领导，因为这些首领大多是韩山童传教时的“门弟子”。当时在滁阳地区的郭子兴的红巾军，也接受龙凤政权的领导。于是刘福通就积极向元朝统治地区进军。这个时候元朝政府除了原有的几支主要部队以外，又增添了几股地主反动武装，尤其是察罕帖木儿成为地主武装中最凶悍的一支。
察罕帖木儿的曾祖父阔阔台投靠蒙古贵族当军官，在元朝初年随元军来到河南。后来，他的祖父和父亲就在河南定居下来，于是就成为安徽林泉县人。察罕家庭汉化比较深，察罕从小就喜好汉学，曾经参加进士考试。他看到红巾军不断攻占江淮郡县，而朝廷征兵进行征讨，但是没有成功，于是怀着地主阶级对农民军的仇恨心理，至正十二年（1352年）在他的家乡组织了一支地主武装。他与沈丘罗山典史李思齐合兵，袭破罗山。于是元朝政府就授予察罕为汝宁府达鲁花赤，李思齐为知府，各地流亡的地主都纷纷来到这，在沈丘成一军。这一支地主武装和元朝其他的几支部队，成了龙凤政权的死敌，对中原地区的红巾军起了极大的破坏作用。
到了至正十五年（1355年）六月，刘福通率领大军打败河南行省平章答失八都鲁的部队，迫使答失八都鲁收兵，驻扎在中牟。九月，起义军跟踪到中牟，又给答失八都鲁以狠狠的打击，后来答失八都鲁与他的父亲失散。这一年，农民起义军连续攻下了开封以南的许多郡县。察罕帖木儿扼守虎牢，防止起义军过河。十二月，元朝政府又征兵，加强了答失八都鲁的军事力量，而刘福通在两次获胜的骄傲情绪之下，放松了警惕，结果败给了答失八都鲁，被迫撤出了亳州，退到了安丰。在安丰，农民起义军整顿了队伍，但是没有多长时间，官兵又开始猖獗起来，起义军被逼分道进行活动。李武、崔德所率领的起义军，一路上风驰电掣，到至正十六年（1356年）九月攻破了军事重镇潼关，杀了参知政事述律杰。至正十七年（1357年），刘福通派遣毛贵率领一支农民起义军向山东进军。毛贵进军神速，二月攻下了胶州，三月攻下了莱州、益都和滨州。
至正十七年六月，刘福通亲自率大军进攻汴梁，就是现在的河南开封，并分军三路进行北伐：中路由关先生、破头潘、冯长舅、沙刘二以及王士诚等率领攻向山西、河北；西路由白不信、大刀敖和李喜喜率领攻向关中；东路由毛贵向北进攻，直指大都。他们在军旗上写着豪言壮语，表示了农民起义军气壮山河、势必推翻元朝统治者的决心。
关先生等人所率领的中路军，是为了配合毛贵的东路军攻取大都的。至正十七年（1357年）九月，中路军越过太行山，攻克了山西的陵川。九月，占领了山西长治，然后进攻重镇山西太原。因为察罕帖木儿在这一带驻有重兵，红巾军又退入太行山。至正十八年（1358年）二月，毛贵派遣部将王士诚继续从益都出兵，进攻怀庆路，杀了这个路的总管王得贞。六月，王士诚又攻占了现在的山西临汾。十月，关先生从定州向西，占领大同，又向北进攻兴和等路。十二月，关先生、破头潘攻克了元朝的上都，焚毁了皇宫，烧了鲁王府。又夺取了辽阳行省所在地的辽阳路，大败元朝左丞相太平的儿子也先忽都。后来，中路军进军高丽，就是现在的朝鲜，在高丽大约三年的时间，到至正二十二年（1362年）初，红巾军被亲向元朝的高丽军大败，关先生战死，剩下的人在破头潘的领导下退守到辽阳。四月，破头潘在辽阳被俘。另外，在至正二十年（1360年），由汤通、周成率领的一支中路军曾经攻下大宁路，后来也被元朝的将领很快打败，汤通、周成牺牲。到至正二十二年（1362年）四月，北伐的中路军完全失败了。
进攻陕西的西路军最初是由李武、崔德领导的。他们攻克平陆、安邑之后，察罕帖木儿很快追来，红巾军战败，队伍溃散。至正十七年（1357年），李武、崔德又重新组织一支红巾军，突然从襄樊出兵占领了商州，进攻武关。二月，又夺取了七盘，进据陕西的蓝田，逼近陕西行省首府奉元路。同时分兵攻克了陕西的许多州。元朝政府不得不令察罕帖木儿、李思齐从陕州、潼关进攻陕西红巾军。由于这些元军已经赶到，李武、崔德只好放弃进攻奉元路的计划。六月，刘福通派白不信、大刀敖、李喜喜增援李武、崔德。他们进入陕西后，夺取兴元路，占领了秦陇地区，进攻甘肃的陇西。十月，西路军进攻陕西的凤翔，察罕帖木儿率军队进行救援，红巾军失利。至正十八年（1358年）四月，一部分西路军在李喜喜率领下进入四川，叫做“青巾”。后来青巾被徐寿辉部将明玉珍赶走，李喜喜只好率领部下到达武昌，投奔陈友谅。留在陕西、甘肃、宁夏一带的李武、崔德，曾经在至正十九年（1359年）四月攻占宁夏路（宁夏银川）、灵州（今宁夏灵武南）等地。至正二十一年（1361年）五月，李武、崔德被李思齐打败。因此，北伐的西路军到此就完全失败了。
毛贵所率领的东路军是北伐的主力，是为了攻取大都的。他们占领山东的胶州、莱州、般阳、益都、滨州等地之后，元朝统治集团惊恐万分，马上命令湖广行省左丞相泰不花、知枢密院事等人出兵堵截毛贵。至正十七年（1357年）七月，镇守黄河的元朝义兵万户田丰，也来响应毛贵的起义，攻占济宁路，不久被另一元朝义兵万户孟本周夺取，田丰被迫转战到山东济宁、临城一带，后来又夺回了济宁路。当年冬天，在山东惠民的元朝义兵千户余宝也杀死知枢密院事，宣布起义。当时，元朝派到山东镇压农民起义的元军总指挥太尉，一直躲藏在山东的聊城，不敢去出战。至正十八年（1358年）正月，田丰攻陷南北漕运的枢纽东平路，元朝的漕运从此中断了。同时，毛贵在益都的好石桥击败了敌人，在二月初攻下了济南。到现在，毛贵、田丰占领了山东的大部分地方。刘福通在山东益都等处设立行中书省，任命毛贵做平章。毛贵设立了“宾兴院”，选用以前的元朝官吏姬宗周等人为地方政权的官吏，并且还颁发铜制的印章，给予各级官吏行使权力，维护地方秩序。同时，毛贵在莱州组织了三百六十处屯田，每个屯相隔三十里；又制造了大车数百辆，运粮食进行储备。不论是官田、民田，一律收税二成，赋税标准是最低的。由于毛贵十分重视生产，因此山东的局势一直很稳定，成为北伐的基地。这样，毛贵就在至正十八年（1358年）二月，开始挥师北伐，进入河北，准备攻占大都。首先，毛贵击败并杀死了元朝河南行省右丞。接着，又攻下河北的清、沧二州，占领长芦。三月，攻陷河北的蓟州，到达北京通县西南，元朝的枢密副使达国珍战死，毛贵直逼京城大都。以顺帝为首的元朝统治集团惊慌不安，乱作一团，有的主张北逃，有的主张迁都西安，甚至有的准备派人去高丽修宫殿，不知道怎么办才好。但是毛贵只是孤军深入，其他各支红巾军没有配合。元朝召集四方军队来援，毛贵在柳林被打败，不得不退到济南。而且在这个关键的时刻，东路军内部发生了内讧。至正十九年（1359年）四月，从淮安到山东投奔毛贵的赵均用，卑鄙地杀害了毛贵。七月，毛贵部将从辽阳回到益都，杀死赵均用。东路军由于自相残杀，从此一蹶不振。田丰在毛贵北伐的同时，也取得了重大的胜利，先后攻下了东平、济宁、东庆路、晋宁路，后来又折回山东。这时山东虽然大部分都被红巾军占领，可是由于毛贵被杀，群龙无首，互相攻打。其中，田丰、王士诚两派势力较大，田丰自称为花马王，王士诚自称扫地王。至正二十一年（1361年）六月，察罕帖木儿开始向东路军进攻，先后占领了山东的冠州、东昌。八月，察罕帖木儿派他的养子、部将造浮桥渡河，田丰带两万人夺桥没有成功，长清陷落。元军进攻东平，田丰部将也战败，东平被围。田丰投降，元朝任命他为山东行省平章。察罕帖木儿令田丰为前锋，先后招降了余宝、王士诚、杨诚，然后围攻济南，同时向南攻打泰安、北打济阳、章丘，向东攻打沿海州县。由于叛徒刘簋的出卖，至正二十一年（1361年）八月，济南落入元军手中。察罕帖木儿因为镇压红巾军有功，被升为中书省平章政事（副宰相）、河南知事、山东行省枢密院事。十月，察罕帖木儿进攻益都，毛贵的部将坚守。同年六月，田丰、王士诚刺死了罪大恶极的察罕帖木儿，重新回到了红巾军的队伍，进入了益州城。扩廊帖木儿继续围攻益都。十一月，益都也陷落了，田丰、王士诚不幸被杀，接着，莒州也被攻下，所以说，北伐的东路军到1362年年底也完全失败了。
到至正二十二年（1362年）年底，东、西、中三路北伐军虽然先后失败，但是他们在北伐的过程中，牵制、消灭了大量元军和汉族地主武装，动摇了元朝在北方的统治基础，刘福通率领的中央红巾军，乘机向外出击。至正十七年（1357年）六月，刘福通进攻汴梁，但是没有打下来。八月，刘福通占领大名路、卫辉路。于是河南北部、河北南部广大地区被刘福通占有，形成了对汴梁的包围圈。当时，驻守在太行山以东的是元朝河南行省平章答失八都鲁。他曾经多次败在红巾军的手下，深深知道红巾军的厉害，不得不向朝廷求援。元顺帝增派知枢密院事答里麻失里来支援，结果元军还是大败，答里麻失里战死，答失八都鲁退到石村。由于屡战屡败，答失八都鲁又气又愁，抑郁而死，他的儿子退守到河北。第二年五月，刘福通再次发动对汴梁的进攻，元朝守将竹贞节逃跑，红巾军打下了汴梁。刘福通把汴梁定为宋政权的都城。汴梁是原来北宋的都城，北方红巾军是用“复宋”作为号召的，因而攻占汴梁是北方红巾军多年的愿望，对于推翻元朝统治者具有很大的号召力。这时，北方红巾军出现了鼎盛的局面。但是，由于三路北伐军的逐渐失败，形势逐渐恶化。元军对宋政权的围剿也不断地加剧，察罕帖木儿和孛罗帖木儿带领的两支最凶狠的反动军队，对刘福通起义军的包围圈在一步步地紧缩。至正十八年（1358年）七月，察罕帖木儿把军队移到了洛阳，加紧了对于汴梁的包围。孛罗帖木儿拼命地进攻曹州，企图切断汴梁和山东红巾军的联系。十一月，曹州陷落，起义军首领英勇牺牲。第二年年初，孛罗帖木儿又北上山西的代州，内蒙古的丰州、云内，驻守大同，切断了汴梁和中路北伐军的联系。这时，宋政权的处境非常危急。察罕帖木儿移军虎牢，分兵两路。南路攻打归、亳、陈、察，北路在黄河边布置了战船，派兵守住黄陵渡；五月，又派陕西、山西各路元军，把汴梁围得水泄不通。因为红巾军主力分三路远征，中原红巾军力量比较薄弱，所以刘福通开始时采取坚守不战的正确战略。但是后来由于元军以苗军做诱饵，红巾军出战，中了埋伏，被打得打败。八月，汴梁城被攻破，刘福通保护韩林儿冲出重围，逃奔安丰。汴梁城里数万红巾军战士和宋政权官吏、家属都被俘虏了。到了至正二十二年（1362年）二月，三路北伐的红巾军都已经失败，安丰孤立无援，城内空虚，曾经投降的张士诚趁火打劫，派大将吕珍进攻安丰。安丰城中粮食已经断绝，军民都已经饥饿不堪，甚至连尸体也挖出来充饥。就这样，红巾军仍然坚守。韩林儿向朱元璋求救，朱元璋亲自率大军赶来救援，可惜已经迟了，刘福通奋力战斗，光荣牺牲。刘福通没有死在元军和汉族地主武装手里，却死在原来也是起义者的张士诚的手下，不能不说是一个大悲剧。朱元璋来救援，救出了韩林儿。后来，韩林儿被安置在滁州。至正二十六年（1366年）十二月，朱元璋假意命令部将廖永忠迎接韩林儿到应天（江苏南京），在路上的时候，把小明王沉死在长江之中。
由于韩林儿只有空名，实权掌握在刘福通的手中，而至正十七年（1357年）六月以后，刘福通的号令越来越行不通，将领各自谋取自己的利益，甚至互相残杀、自我削弱，同时绝大多数起义军占领一个地方后，不知道建设巩固的根据地，往往得到了又失去，所以刘福通领导的北方红巾军最后被汉族地主武装镇压下去了。但是，它坚持了十三年，经过大小数百战，是元末农民大起义的主力和中坚，在推翻元朝统治中，出力最多，贡献最大。北方红巾军和它的领袖刘福通、毛贵等人的名字和光辉业绩，极大地鼓舞了全国的反元斗争，对于推翻元朝统治作出了重大的贡献。