刘秀，是刘氏宗室的一支，为高祖刘邦的九世孙。刘秀的七世祖为长沙定王，曾祖时举族迁到南阳蔡阳（今湖北枣阳）。刘秀的父亲叫刘钦，曾做过南顿（今河南项城西）县令，刘钦的妻子是有着良田三百多顷的大豪强樊重的女儿，生有三子三女，长子叫刘纟寅，次子刘仲，刘秀排行老三。相传刘秀出生时，满室红光，明亮如昼，刘钦便向卜者问所以然，卜者悄悄地对他说：“此兆吉不可言。”刚好当地又传来某处田里长出一棵一基九穗的“嘉禾”，刘钦因此为其刚出生的儿子取名为“秀”，希望其才能出众。刘秀家虽是刘氏宗族，但和皇族已是相当疏远。刘秀家族是当地的豪强地主之一，例如有一次，刘秀为其叔父打了一场关于田租的官司，胜讼后，得到田租二万六千斛，刍藁钱若干万。
刘秀九岁丧父，养于叔父刘良家中。青年时期，刘秀曾到长安，进入太学，拜中大夫许子威学《尚书》，学习可能也不甚用功，史书上说他仅是“昭通大义”而已。王莽时期，刘秀回到南阳，经营自己的田产，其兄刘纟寅性情刚强，慷慨仗义，喜结天下豪杰，对王莽篡夺汉室，搞得民不聊生，十分不满，想以自己的力量去匡复汉室，因此对生性谨慎，天天着眼于田产土地的刘秀，十分不满，笑他没出息，甚至把他比作汉高祖刘邦的哥哥刘仲，刘秀也不怎么在乎。
公元22年（王莽地皇三年），南阳发生大灾荒，刘纟寅的宾客拦路抢劫，事情牵涉到刘秀，为躲避官府的追捕，刘秀来到了新野（今河南南阳南）豪族，他的姐夫邓晨家。在新野，他听说阴家有个女儿，叫阴丽华，为新野第一美女，因此，在和朋友谈及将来的理想时，刘秀想起了在长安见到的皇帝出巡时，在前面为皇帝开路中的二千石官执金吾的威风，向往阴丽华的美色，便说了句：“做官要做执金吾，娶妻当娶阴丽华。”说明这时的刘秀并没有夺天下的志向，仍是一个追求官、财、色的纨绔子弟而已。
在新野，刘秀与邓晨贩卖粮食到宛（今河南南阳）。在宛，刘秀结识了当地大商人也是宛地大姓的李通，李通的父亲李守，是王莽新朝的官吏，李守懂星历，好谶记。他看到由于王莽的倒行逆施，使民怨沸腾，农民起义此起彼伏，一些地方豪强也兴兵自保，感到新朝统治不可能长久，作为皇族众多的南阳，很可能出来一个重兴汉王室的刘氏来，作为宛地大姓的李氏，应当起来辅佐刘氏，作乱世英雄、复国元勋。因此，他便以“刘氏当兴，李氏为辅”的八字谶文，让儿子李通结交刘氏起事。
公元22年10月，当绿林军的新市、平林军北进南阳后，刘秀在李通的怂恿、鼓励下，和刘纟寅一起在宛兴兵，响应禄林军，自号”舂陵兵“。在起事之初，南阳的豪强们对起事反莽是持半信半疑，甚至是反对的态度，但当他们见到平日里小心谨慎的刘秀也加入了起义军，便说：”刘秀都参加了，我们还有什么可怕的呢？“也都参加了进来，使舂陵兵起事时就有了七八千人。
参加起义后的刘秀，随着条件、环境的变化，使他的目标也发生了很大的变化。自起事之日起，便定下了“复高祖之业，定万世之秋”的目标。马克思在评价美国第十六任总统林肯时曾讲过这样一段话：“林肯总统在大势所趋和人心之所向都不许再拖以前，是从来不冒险朝前走一步的。但是，只要他一旦相信这样一种转折点已经到来，他就会采取某种突然的、尽可能不声不响的行动而使朋友和敌人都同吃一惊。”善于观察时事、不失时机地捕捉到每一个都可能是转瞬即逝的机遇，这就是政治家的基本素质。
刘纟寅、刘秀起事后，深知以自己的力量，是不可能与王莽相抗衡、恢复汉室的。因此，便派人和新市、平林兵联系，使三支队伍联合到了一起。他们共同打长聚、攻唐子乡、智取湖阳（今河南唐河西南湖阳镇）。但占领湖阳后，因缴获了王莽的大量财物，在分配战利品的问题上，军中因分财不均而发生内讧。刘秀马上出面，令刘氏子弟拿出自己所分得的财物，全部送给平林、新市兵的士卒，从而平息了这场内讧。这件事，不仅显露出刘秀出色的组织才能，显示出他的智慧和远见，也使得农民军对刘秀的大度而感到钦佩。
攻取湖阳后，大军又攻占了棘阳（今河南新野东北）。在棘阳，刘纟寅、刘秀与在宛县起事失败后逃亡的李通、邓晨等会见后，才知道，李通起事失败后，李通全家被害，李氏一门宗族被害64人，并在宛市焚尸扬灰示众。李通一家的被害、王莽新朝的暴行，激起了农民军的义愤，当即决定攻打宛县，为李通报仇。
在进攻宛县时，起义军与在宛县南三十多里的小长安聚和与王莽军队不期而遇。由于起义军缺乏心理准备，加上当时又是浓雾蔽天，仓促应战的义军大败而退。刘秀单骑突围，半路上，遇到了正在逃命的妹妹刘伯姬，便与其两人共乘一骑，没跑多远，又碰到了姐姐、邓晨的妻子刘元也在拖着三个失魂落魄的女儿逃命，刘秀急忙停下，大叫“快点上马！”刘元见马上已是两个人了，不可能再骑上四个人，便说：“你快走吧，追兵马上赶上来了，一匹马不可能救这么多的人，不要因我们而一齐遇难，只要你能早建大功就行了？”刘秀不忍丢下姐姐和三个小外甥女，刘元再一次催刘秀快逃，她说道：“快点跑吧，就算是忘掉了我，就当我们已经死了，只要你能逃出去，我也就放心了！”刘秀强忍悲痛，策马而去，刘元和三女儿都被王莽军杀了。在这次战斗中，刘秀二哥刘仲也遇害身亡。
进攻宛县的失利，使起义军不得不死守棘阳。不久，王常所领导的下江兵赶到棘阳，使义军实力大增。公元22年12月，一个寒冷的夜晚，刘纟寅、刘秀指挥的起义军，奇袭了王莽军队存放粮食辎重的兰乡（今河南泌阳南），夺取了敌人的全部辎重。次年正月，在敌人惊魂未定之际，一举消灭其二万余人，敌军的两名主帅也在战斗中丧生。刘纟寅、刘秀率军乘胜追击，在淯阳（今河南南阳北）城下，以破釜沉舟的决心和敌军又进行了一场恶战，斩敌首级三千余级，使起义军逼近宛城。
刘纟寅所指挥的这一系列胜利，使王莽又惊又怒，立即悬赏：能捉到刘纟寅者，赐食邑五万户，赏黄金十万斤，封上公。并命官署和全国乡亭在衙门旁画上刘纟寅的画像，每天早上令士兵用箭射之。
义军节节胜利，使各路起义军决定建立自己统一的政权组织。公元23年2月，各路义军在淯阳协议推举刘秀族兄刘玄为帝。因刘玄曾担任平林军的更始将军，所以称为更始帝，建元为更始元年。农民军领袖王匡为定国上公、王凤为成国上公、刘纟寅为大司徒、刘秀仅任太常偏将军。公元23年5月，刘纟寅克宛，6月，刘玄入都宛城，建立起较为完整的政权组织。
更始政权的建立，使反王莽斗争进入了一个新的阶段。天下豪杰翕然响应这一以刘氏宗族为帝的政权，纷纷杀其地方长官，用更始年号，使反莽斗争的烈火，很快燃遍了全国。
在刘纟寅进攻宛县的同时，王凤、王常和刘秀也率两万多义军向颍川（今河南禹县）、洛阳进军，公元23年3月攻克了昆阳（今河南叶县）、定陵（今河南舞阳）和郾城（今河南郾城）。更始政权的建立和连连胜利，使王莽非常恐慌，特别是农民军占领昆阳，对王莽威胁最大，因为昆阳是南阳盆地的一个重要门户，占据了昆阳，向西可攻洛阳，向东可长驱黄、淮平原。所以王莽决定孤注一掷，调集全国精兵四十余万，号称百万，和农民军决一死战。
在来势汹汹的敌军面前，农民军退守昆阳，面对百万敌军，不大的昆阳，八九千人的守军，义军的一部分将领想分散突围，弃城而去。在这关键时刻，刘秀站出来对诸将说：“如今确实是我军人少、粮食不足，而敌军又有百万之众。但我们如果齐心合力抗击敌人，胜利的可能性还是有的；可如果分散兵力，必败无疑，况且现在义军大部都在进攻宛城，不可能分兵支援我们，一旦昆阳失守，不需多日，其他各部也将灭亡。今天我们不能同心同德，共图大事以成功名，难道要守着自己的老婆、孩子和财富吗？只怕到那时连性命也保不住了！”刘秀是越说越激动，一时忘记了自己在义军中仅是一个太常偏将军。同时，听了刘秀的这番话，一部分主张分散突围的将领认为刘秀在讥笑自己只会守着老婆、孩子和财富，是鼠目寸光之徒。从而使营帐里的气氛陡然紧张起来。面对这些纷纷责问自己的众将领，刘秀只是笑而不答，从而使一度紧张的气氛慢慢地缓和了下去。对于刘秀的这些表现，明末思想家王夫之有一段很精彩的描写，他说：“慎谋于未举事之前，坦然忘记于已举事之后，天赐帝王以智，而赐之以勇。勇者，非气矜也，泊然于生死存亡而不失其度者也。光武之笑起而不与诸将争前卻，大有为之过人远也，尤在此矣。”气氛缓和后，众将领认为刘秀所言是有道理的，因而坚定了守城的信心，并决定在死守昆阳的同时，派刘秀等十三人从南门以飞骑突围而出，招集援兵。
