公元950年，郭威领重兵坐镇河北，任邺都留守、天雄军节度使。柴荣亦随之改任天雄军牙内都批示使，帮手姑父掌军。第二年，郭威攻陷开封，刘知远之子刘承祐被部下杀死，将士拥郭威做天子，改国号为周，史称后周。柴荣则以“皇子”身份担负澶州节度使，受封为太原郡侯。
柴荣又动手廓清吏治，大力反对贪污腐蚀。他自小艰苦朴实，称帝后仍然保持了简朴的风格，糊口上力戒豪华。他不贪游宴，宫内浮浪无用之人一概淘汰，摒绝珠宝珍玩，制止处所官进贡甘鲜食品，并要求各级当局中不急事件也一概停办，以减轻群众的承担。天子以身作则，上面就不敢越轨。赃官贪吏一经发明，即会遭到峻厉惩罚。
因为郭威耐久担负军职，柴荣也跟从姑父学会了十八般技艺，尤善骑射，并且精通史乘，慢慢地培养起了军事和政治才气。公元947年，郭威帮忙后晋镇将刘知远建立了后汉政权，并因功升任代理枢密副使，一跃而成为后汉王朝的统兵大将。柴荣也因跟从姑父建功获得了左监门卫将军的头衔。
柴荣还请精通历数的王朴订正历法，制成《显德钦天历》，代替了之前各种混乱不堪的历法。柴荣命群臣编订《大周刑统》的新法律，公布实施。柴荣又请窦俨考正雅乐。王朴也通音乐，柴荣经常亲身和王朴会商有关题目，使失传多年的唐朝音乐得以规复，并传播到宋朝。柴荣还开设史馆，号令史臣张昭等修编太祖郭威实录，并修编了后梁末帝朱友贞、后唐闵帝李从厚与末帝李从珂的实录，弥补了多项空缺。柴荣当天子的时候并不长，在日理万机、兵马倥偬之际，尚能重视文明奇迹，这在五代天子中是极其罕见的。颠末几年持续不竭的鼎新，后周国富民强，一派繁华的气象。