办法，献城投降后周。
柴荣进城，亲自走到刘仁赡病床前，摸着他的背赞叹：
“真是忠臣啊，从古到今都少见！”
当天封他做检校太尉兼中书令、天平节度使，没多久刘仁赡去世，柴荣追封他为彭城郡王，厚礼安葬，下令士兵不准惊扰他的家人。
十月壬申，柴荣第三次亲征淮南，接连攻下泗州、濠州、海州、楚州。楚州守将张彦卿、郑昭业坚守四十多天，城破后还带士兵巷战，兵器用完了，张彦卿举着绳床打斗至死，手下一千多人没有一个投降的。柴荣赞赏他们的忠义，下令收葬阵亡将士，禁止士兵抢劫百姓，安抚江淮民众，民心慢慢安定下来。
显德五年三月己亥，后周军队全部拿下南唐长江以北十四个州、六十个县，以长江为边界。李璟特别害怕，取消帝号，改称江南国主，尊奉后周历法，每年进贡一百万财物，派儿子李从善到大梁做人质。柴荣到长江边检阅军队，几百艘战舰列在江面，兵器盔甲闪闪发光，江南百姓士兵看见，都吓得以为是神兵。四月庚申，柴荣撤军回京，江淮平定后，财富赋税全都归后周，中原国力大增，统一的大势已经形成。
显德六年三月甲戌，柴荣立志北上收复燕云十六州，下诏北伐契丹，任命韩通做陆路都部署，赵匡胤做水路都部署，水陆两路一起进军，行军速度极快。辛卯，皇帝大军到沧州，当天就带几万步兵骑兵进入契丹境内，河北州县毫无防备，纷纷投降。
壬辰，契丹宁州刺史王洪献城投降；四月辛丑，拿下益津关，设置霸州；癸卯，拿下瓦桥关，设置雄州；乙巳，拿下瀛州，契丹守将姚内斌、刘楚信、高彦晖接连投降，四十二天没打一仗，收复三关三州十七个县，关南地区全部平定。
丙午这天，柴荣在瓦桥关行宫宴请各位将领，酒喝到一半，激动地说：
“我现在拿下燕南，就要长驱直入打进幽州，收复汉唐旧疆！”
将领们都劝：
“陛下离开京城四十二天，立下盖世功劳，契丹骑兵已经聚集在幽州北边，不能再深入，怕出意外。”
柴荣不高兴，甩着袖子站起来，催促刘重进先带兵占领固安，自己到安阳水，下令士兵赶紧建桥，想当天就进军。没想到刚到建桥的地方，突然浑身剧痛，头晕眼花，差点从马上摔下来，身边人赶紧扶回营帐，太医诊治，都说急病攻心，不能再劳累。柴荣没办法，长叹一声，下令撤军。
五月甲戌，皇帝大军回到大梁，柴荣病情越来越重，再也不能上朝处理政事。六月癸未，立皇子柴宗训做梁王，这年才七岁。己丑这天，加封范质、王溥参知枢密院事，魏仁浦同平章事，叫他们到寝殿，托付后事，哭着说：
“我儿子年纪太小，你们好好辅佐他，别辜负后周江山。”
大臣们都哭着跪拜答应。
六月癸巳，天快亮的时候，柴荣在滋德殿驾崩，享年三十九岁，在位五年半。
柴荣在位时间虽然短，但整顿军队、淘汰冗兵，西边收复秦陇，南边平定淮右，北边收复三关，威名震慑四方，治国清明，爱护百姓、厉行节俭，五代所有皇帝里，没人能比得上，史学家称他为五代第一明君。
京城百姓士兵听说柴荣去世，全都痛哭流涕，远近的人都仰慕他的英武。当时赵匡胤担任殿前都点检，掌管最精锐的禁军，手里握着重兵，威名一向很大，朝廷上下很多人都看好他。而天下大势，经过柴荣几年经营，统一的格局已经定下来，南唐、吴越、南汉、北汉这些国家，全都低头听命，只等新帝出现，就能平定天下、统一全国。