西汉后期，土地兼并愈演愈烈。大批农民被排挤出生产领域，成为辗转沟壑的流民，甚至沦为奴婢。成帝时，因饥馑而死于道路者数以百万计。哀帝即位后，大司马师丹建议限田、限奴婢，丞相孔光和大司空何武等为此拟汀了方案，都因遭到权贵的反对而作罢。农民的处境日益恶化，谏大夫鲍宣上书说，由于租赋苛重，官吏贪残，豪强蚕食，酷吏殴杀，治狱深刻，冤陷无辜，加上水旱自然灾害，民“有七亡（逃亡）而无一得”，“有七死而无一生”。因此，“部落鼓鸣”，“盗贼横发”，成为不可避免的事情。为挽救封建统治危机，王莽应运而出，实行托古改制，但是事与愿违，他的改制不但未能挽救社会危机，结果却转化为引发大规模人民反抗斗争的导火索。
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始建国三年（11），边塞上首先爆发了反对王莽的农民“叛乱”。这一年是连年自然灾害后的一年，王莽全然不顾百姓死活，在连岁自然灾害之后又发动不义战争。不少农民被征为戍卒，屯田五原北假（今内蒙古河套以北、阴山以南地区，当时属五原郡），“以助军粮”；海岱江淮之民，则转输兵谷于边塞；而并州一带农民，既承担更多兵谷，又受到莽军吏士的骚扰，受害更深。因之，并州农民最先举起了反莽的旗帜好天凤二年（15），随着王莽征戍压迫的加剧，反莽斗争愈加发展。按汉制戍卒服役为期一年，而王莽调发三年仍不更换，“边兵二十余万人仰衣食，县官愁苦。五原、代郡尤被其毒，起为盗贼，数千人为辈，转人旁郡”。接着，在长江下游也爆发了“叛乱”。天凤四年（17）“……临淮（郡名，治今江苏泗洪东南）瓜田仪等为盗贼，依阻会稽（郡名，治今苏州）长州（苑名，在今苏州西南）”。同年，在今山东也爆发了“叛乱”，琅邪女子吕母起于海曲（今山东日照西）。吕母富有家产，有子为县游徼，因小罪为县宰判处死刑。吕母怨宰，散尽家财，招聚饥民数千人，为子报仇。吕母自称将军，亲率农民攻陷海曲城，杀死县宰，以宰之头祭其子墓。然后回到海上，继续反莽斗争。
以上所述均为大规模农民起事的前驱，从天凤四年起，大规模的农民叛乱随之爆发。就地域分布来看，当时的农民“叛乱”，可以分为三大区域。在东方是青、徐（今山东）一带；在南方是荆州、南阳（湖北西部和河南南部）一带；在北方是河北地区。其中主要的后来成为大的军事集团的是东方和南方的两大支，起事后都曾先后攻到长安，这就是“绿林”和“赤眉”两支农民军。
天凤四年（17），荆州一带连年大旱，发生饥荒，农民相率在野泽中采掘凫茈（音符子，野荸荠）为食。新市（今湖北京山东北）人王匡、王凤兄弟为人排难解忧，受到饥民拥护，被推举为首领。他们聚集饥民，不时攻击附近乡聚。一时诸亡命如马武、王常、成丹之徒，都率众参加。他们以今湖北当阳境内的绿林山为根据地，揭起反叛的旗帜，数月问众达七八千人，这就是历史上所称的“绿林军”。绿林山的“叛逆”，一天天成为荆州的威胁。地皇二年（21），新莽荆州牧发兵两万人进攻绿林军。绿林军击败莽军，攻拔竟陵（今湖北潜江西北），转攻云杜（今湖北京山）、安陆（今湖北安陆东南）等地，部众增至五万人。次年，大疫降临鄂西，绿林山的叛民，死亡一半。为了求生，他们相率离开了绿林山，分道转移：一路击壬常、成丹率领，西入南郡（治今江陵），称下江兵；一路由王匡、王风、马武、朱鲔、张印（昂）率领，北入南阳，称新市兵。当新市兵进攻随县时，平林（今随县东北）人陈牧、廖湛也聚合了数千农民响应，称“平林兵”。由于新市兵与平林兵的结合，鄂北、豫南一带已完全为叛乱的农民所控制。
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绿林军起事爆发后，一些与新莽政权有矛盾的西汉宗室和地方豪强也纷纷起兵。宗室刘玄投奔平林军，为安集掾。南阳的刘宝寅、刘秀兄弟也是西汉宗室子弟。他们兄弟既富资财，又广结豪侠，王莽即位后，遭到迫害，遂在农民军兴起后，抱着“复高祖之业”的目的在春陵（今湖北枣阳南）起事。刘氏兄弟纠集族人、宾客七八千人，称舂陵军，与新市军、平林军联合反莽。
绿林军起义的第二年（天凤五年），在今山东、苏北地区也爆发了大规模的“叛乱”。当时青、徐大饥，民变蜂起。在吕母起事地区莒县的饥民，共推琅邪人樊崇为首领，尊之曰“三老”。樊崇的同乡逢安、东海人徐宣、谢禄、杨音率众会合，部众发展到几万人。吕母死后，她的一部分部众也并人樊崇集团，于是樊崇遂成为山东农民“叛乱”的总领袖，而泰山也就成为当时农民“叛乱”的中心。“初，崇等以困穷为寇，无攻城徇地之计。众既寝盛，乃相与为约：杀人者死，伤人者偿创。以言辞为约束，无文书、旌旗、部曲、号令。其中最尊者号三老，次从事，次卒史，沉相称曰巨人”。不仅樊崇的集团如此，其他“叛乱”集团，无不如此。
关于上述农民叛乱情况，曾有许多“盗匪地区”逃出来的官吏，上书向王莽报告。王莽将这些官员“下狱以为诬罔”，他认为，“结谋连党以千百数，是逆乱之大者”。所以他下令要各地守令，务予殄灭，以后“有不同心并力，疾恶黜贼，而妄日饥寒所为，辄捕系，请其罪”。自是以后，臣下多不敢向王莽报告“盗贼”真实情况。当时有一个名叫田况的高级军官，曾因与“盗贼”交手，一度取得小胜，被王莽任命为兼领青、徐二州州牧。他大胆地向王莽建议，不要发动大规模的军事围剿。王莽不听，派太师王匡、更始将军廉丹率领十万大军进击青、徐“盗贼”。当莽军前来进攻时，樊崇“恐其众与莽兵乱，乃皆朱其眉以相识别，由是号日赤眉”。王莽官军“所过放纵”，东方为之语曰：“宁逢赤眉，不逢太师！太师尚可，更始杀我！”地皇三年（22）冬，莽军攻下无盐（今山东东平东）屠杀起事人民一万多人。赤眉军以逸待劳，勇敢杀敌，在成昌（今山东东平西）会战中，大破莽军，击杀万余人，并乘胜追至无盐。在成昌会战中，廉丹丧命，太师王匡落荒逃走。赤眉军占领了东自莒城，西到陈留，南达汝南东海，北到濮阳青州的广大地区，基本上结束了王莽在东方的统治。战后，赤眉军在黄河南北纵横驰骋，队伍扩充到数十万人。
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继樊崇之后，大河以北地区的居民也四方蜂起，各推首领，攻掠郡县。据《后汉书·光武帝纪》（上）称：“别号诸贼：铜马、大肜、高湖、重连、铁胫、大枪、尤来、上江、青犊、五校、檀乡、五幡、五楼、富平、获索等。各领部曲，众合数百万人。”当时，“诸贼或以山川土地为名，或以军容强盛为号”，各部叛民，均有渠帅，如铜马贼帅东山荒秃，上淮况，大肜渠帅樊重……，富平贼帅徐少，获索贼帅古师郎等。其余“贼”，亦各有其渠帅。可见当时“叛乱”者声势之浩大与分支之繁多。
在赤眉军成昌大捷之后，绿林军也取得了很大进展。地皇四年（23）正月，绿林军在沘（音比）水（今河南泌阳）大败莽军，歼灭二万余人，杀死主将甄阜和梁丘赐。接着，又转兵向西，在洧阳（今河南南阳西南）击溃王莽的纳言将军严尤和秩宗将军陈茂，获得大批装备，部众扩展到十多万人，随即进围宛城（今河南南阳市）。由于战局的胜利发展，需要建立政权来统一指挥。绿林军将领认为人民支持反对王莽就是“人心归汉”，因此，在这年二月，他们在洧阳拥戴刘玄做了皇帝，建元“更始”，正式建立了汉政府。从此，绿林军被统一称为“汉军”。汉政府建立后，一面发布复兴刘氏的政治号召，一面派刘演、刘秀等出师北伐。
王莽听到刘玄建立汉政权的消息后，非常恐慌。但他为了对外伪装镇静，故意染黑了须发，宣召从全国各地征选的一百二十名淑女进宫，王莽日与方士涿郡人昭君等在后宫考究房中术。四月，绿林军将领王常、刘秀等攻下昆阳（今河南叶县北）、郾（河南今县）和定陵（今河南舞阳）；同时，刘绩以别军占领了宛。这时刘玄的政府已奄有今日豫西大部分地方。王莽闻之更加恐慌，因大发兵讨伐中原“群盗”，“遣大司空王邑驰传之洛阳，与司徒王寻发众郡兵百万，号日‘虎牙五威兵’，平定山东……邑至洛阳，州郡各选精兵，牧守自将，定会（按照规定期限会合）者四十二万人，余在道不绝，车甲士马之盛，自古出师未尝有也”。此外，王莽还征集到各地明兵法者六十三家，随军担任后备军官，并且选用了一个身材高大的巨人巨毋霸作为垒尉，驱诸猛兽虎、豹、犀、象之属，以助军威。
这年五月，王邑、王寻率领着号称百万的大军，南出颍川，会同严尤、陈茂，直逼昆阳。新军将领盛气凌人，不可一世，以为歼灭汉军于昆阳城下，不过弹指间之事耳。当时，驻守昆阳的汉军只有八九千人。汉军诸将见新、汉两军众寡悬殊，皆惶怖，欲放弃昆阳，散归荆州各地。刘秀反对上述主张，他分析当时的军事形势说：“今兵谷既少，而外寇强大，并力御之，功庶可立；如欲分散，势无俱全。且宛城未拔，不能相救；昆阳即拔，一日之间，诸部亦灭矣。今不同心胆，共举功名，反欲守妻子财物邪！”汉军正在议论间，莽军的前锋部队已逼近昆阳城北，后续部队也在源源开来。这时，军情十分紧急。诸将彼此观望，但又苦无良策。刘秀当时只有二十九岁，又是一员偏将，在以前的战斗中，也未立过赫期战功，因此平时并不为诸将所重。
当此紧急关头，他表现得如此坚定沉着，又能提出一整套御敌方案，诸将始另眼相看，请他参与谋画。经过反复研究，决定按照刘秀的主张，由王凤与王常留守昆阳，派刘秀与五威将军李轶（音义）等十三骑，从城南门突围，到定陵、郾城去调集援兵，夹击新军。
王邑、王寻率领新军围攻昆阳，一开始就遭到汉军的顽强抵抗。屡经败阵的严尤，吸取以往教训，向王邑献计说：“昆阳城小而坚，今假号者（指更始）在宛，急进大兵，彼必奔走；宛败，昆阳自服。”王邑骄傲地回答说：“吾昔围翟义，坐不生得，以见责让，今将百万之众，遇城而不能下，非所以示威也。当先屠此城，蹀血而进，前歌后舞，顾不快邪！”围城的莽军，在昆阳城外列营百数，围之数十重，金鼓喧天，远闻数十里。围兵“或为地道、冲辄（輣音崩，冲轫，楼车也）撞城，积弩乱发，矢下如雨，城中负户（背着门板）而汲”。汉军守将王凤在莽军的重压下，曾一度请降，莽军不许。王邑、王寻意气洋洋，以为攻占昆阳，建立大功，就在漏刻之间！昆阳汉军，在无路可退的情况下，坚守危城，顽强抵抗，昆阳城为之屹立不动。严尤见屡攻昆阳不下，再次向王邑、王寻建议说：“《兵法》：‘围城为之阙’宜使得逸出以怖宛下。”王邑仍不纳。六月初，刘秀从郾城、定陵调来了全部汉军，救援昆阳。刘秀亲自率领步骑兵千余人，开到距。新军主力四五里处，布下阵势。王邑、王寻狂妄自大，根本未把刘秀放在眼里，轻率地决定只派数千人前去迎战。经过几次小的接触，汉军均获胜利。其时，宛城已为汉军主力攻克三日，战报尚未传来。刘秀乃使人向昆阳城中伪传捷报：“宛下兵到。”又故意将捷报失落。王邑、王寻得到战报，暗自吃惊。汉军闻讯，“胆气益壮，无不一当百”。
刘秀见决战时机已经成熟，便亲率敢死者三千人，迂回到昆阳城西，从水上向新军大本营发动猛烈袭击。王邑、王寻见汉军兵力不多，仍然认为不堪一击，亲自带领一万余人巡行军阵，下令诸营“皆按部毋得动”。汉军由于接连胜利，胆气更壮；而新军士兵大都是临时胁迫来的农民，他们痛恨王莽，都不愿意作战；诸将又借口“皆按部毋得动”的命令，乐得按兵不动。因此，汉军冲人新军阵中，如入无人之境。王邑、王寻部队经不住汉军猛冲，阵势紊乱。汉军乘锐破阵，杀死王寻。守城汉军亦鼓噪而出，内外夹击，呼声震天。失去指挥的莽军为之大乱，继之以溃散逃亡，奔逃者互相冲撞践踏，死伤不计其数。会大风雷，屋瓦皆飞，雨下如注，城北滍（音志）川暴涨，虎豹吓得战傈不止，莽军士卒淹死于水中者以万数。王邑、严尤、陈茂率轻骑踏着溺者尸体逃命而去。被迫征发来的农民，在汉军的攻击下，以溃散方式反对王莽，各还本郡，王邑只得率领数千残兵败将逃回洛阳。
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昆阳大捷之后，刘玄遣王匡率兵直攻洛阳；申屠建、李松叩武关。汉军的强大攻势，不仅三辅为之震动，海内豪杰亦“翕然响应，皆杀其牧守，自称将军，用汉年号，以待诏命，旬月之间，偏于天下”。析（今河南西峡）人邓晔、于匡于南乡（属析县）聚兵百余人，响应汉军，降析县宰和武关都尉，攻杀莽军右队（弘农郡的改称）大夫宋纲。王莽更加忧惧，技穷不知所出。当时有一臣下崔发告诉王莽说，《周礼》及《春秋左氏》皆谓国有大灾，则哭以厌（压胜）之。王莽乃率群臣至南郊，叩头号哭，乞求皇天保佑，又作告天策千余言，自陈功劳。太学生和居民哭得最悲哀者和能诵策文者，均“除以为郎”，计有五千多人。这幕丑剧刚刚收场，邓哗即战败王莽的援军，迎接申屠建等率领的汉军进入武关。汉军势如破竹，郡县望风而降，九月问攻人长安。城中少年朱弟、张鱼集众响应，火烧作室门（未央宫的便门），延及宫室，大呼：“反虏王莽，何不出降？”王莽避火宣室（未央宫殿名）前殿，宫人妇女啼哭曰：“当奈何！”王莽青服端坐，自我安慰说：“天生德于予，汉兵其如予何！”天明，群臣扶王莽至渐台（在未央宫中），欲阻池以拒“贼”。汉军攻上渐台，商人杜吴杀死王莽，取其玺绶，校尉公宾就斩王莽头。莽首传送至宛，悬于市上，“百姓共提击之，或切食其舌”。经过六年血战，王莽政权终于被绿林军所推翻。
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当西人武关之军，攻陷长安时，刘玄的北伐军也攻陷了洛阳。公元23年十月，刘玄政府由宛县北迁洛阳。当时赤眉军散布于汝南、颍川一带，饥饿无以为食。樊崇亲率渠帅二十余人赴洛阳，诣谒刘玄，接受封号，表示归附，但并不为刘玄所重视。樊崇等人乃亡归其营，率兵人颍川，击杀河南太守。但当时的河南，“赤地千里，城无所夺，野无可掠，赤眉部众皆日夜愁泣，思欲东归”。樊崇等知东归则群众必散，乃决计西攻长安。
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更始二年（24），刘玄移都长安。当时长安“唯未央宫被焚而已，其余宫馆一无所毁。宫女数千，备列后庭，自锺鼓、帷帐、舆辇、器服、太仓、武库、官府、市里，不改于旧”。更始居长乐宫，完全恢复了封建帝王一套腐化堕落的生活。刘玄委政事于宠臣赵萌等，“日夜与妇人饮宴后庭，群臣欲言事，辄醉不能见”。又大封宗室、功臣，“其所授官爵者，皆群小贾竖，或有膳夫庖人，多着绣面衣、锦绔、檐榆（音参于，围裙）、诸于（妇女的外衣），骂詈道中。”长安为之语曰：“灶下养（炊烹之意），中郎将。烂羊胃，骑都尉。烂羊头，关内侯。”像这样的政权，当然要使天下大失所望。
是年冬，赤眉军分两路向长安进发：一路由樊崇率领进武关；一路由徐宣率领进陆浑关（今河南嵩县东北）。更始三年（25）正月，两军俱至弘农（今河南灵宝东北），与刘玄诸将连战皆捷，众遂大集。进至华阴，有士人方阳者，劝说樊崇立刘氏宗室，以为号令。樊崇以为然，乃于军中求得西汉宗室后裔、一个年仅十五岁的牛吏刘盆子，立为皇帝。樊崇本来应做丞相，然不知数术，便推举做过县狱吏能通《易经》的徐宣为丞相，自己做了御史大夫。
赤眉军继续西进，到达高陵（今属陕西省），刘玄将张印叛降赤眉，遂联兵共攻长安城东都门。城破，刘玄来降，上玺绶于刘盆子，先被封为长沙王，后为赤眉军将领谢禄所缢杀。
赤眉军进人长安后，由于关中地区豪强地主坚壁清野，聚众反抗，长安城中粮尽，于是西走陇阪，逢大雪，坑谷皆满，士多冻死。于是又折返长安，引众东归。建武三年（27）春，在宜阳（今河南洛宁东北），遭到刘秀大军截击。赤眉军突围未成，十余万众被迫降附了刘秀。同年夏，樊崇准备再次起兵，但事泄为刘秀所杀，赤眉起义遂告彻底失败。