至正十三年(公元1353年)三月，朝廷命令江浙行省左丞帖里帖木耳招抚方国珍，此时，刘基已改为江浙行省都事。刘基始终认为方氏兄弟是乱军首魁，应捕而杀之，以儆效尤。
当时左丞帖里帖木耳也力主剿捕，遂命刘基修撰议剿奏书，由其兄径呈朝廷。但因方国珍已用重金贿赂朝中权要而失败。朝廷授予方国珍徽州路治中一职，而力主剿捕的帖、刘二人则成了与方交易的牺牲品。以“擅作威福，伤朝廷好生之仁”的罪名，罢帖里帖木耳左丞之职，羁管刘基于绍兴。
至正十四年(公元1354年)，刘基挈妇将子由台州至绍兴，居于城南宝林寺附近王原实家的南园，开始了三年的羁管。本欲以其雄心壮志，满腹经纶报效国家，却遭羁管，巨大的政治打击，使刘基发愤恸哭，呕血数升，几无生望。后经门人以孝道温言劝慰，才止住悲恸，却也因此留下病根。
幸羁管较为宽松，刘基仍可以交游，只是不许涉政，不许离开绍兴罢了。绍兴深厚的历史积淀，特有的人文、自然景观，渐渐慰藉了刘基心灵的创伤。随着时间的推移，局势的变幻，冷眼旁观的刘基对朝廷、对地方官吏有了更多的了解。
由于方国珍并未真正降附，元廷对方国珍的抚剿政策也发生了变化。至正十六年(公元1356年)二月，刘基复起用为行省都事。转年，又改任枢密院经历，与行省院判舒穆噜伊逊同守处州。此次起用，赋予的权力很大，可自募义兵，捕杀拒不受招的义军，刘基因之有了自己的亲兵武装。此间，刘、舒二人努力镇守处州，刘谋划，舒指挥，确保了一方平安。不久，本该因功受赏的刘基却被执政以方国珍一事故抑之，仅以儒学副提举的资格授为处州路总管府判，再不予兵权军事。
再一次的忠而见疑，使刘基对元廷彻底地绝望了。他愤然弃官归里，隐居青田。
此间，刘基韬光晦迹，暗中却打探各路义军动态，关注时局发展，试以推演，以求把握全局，掌握变化规律。在信息传输不畅，传言真伪难辨的情况下，刘基的努力确非常人能做到。也曾有人建议刘基起兵括苍，以成勾践之业。但根深蒂固的儒家教育，刘基只有忠心而绝无野心。忠君不成，就只有辅保明主了。放眼大江南北，诸多起义群雄中，唯朱元璋最具雄才大略，远见卓识，且其求贤若渴，或可为一试。
朱元璋(1328-1398)幼名重八，又名兴宗，字国瑞，濠州钟离(今安徽凤阳东)人。
出身贫苦，少时先为人放牛，后又在皇觉寺为僧。至正十二年(公元1352年)参加郭子兴部红巾军，韩林儿称帝时已任左副元帅。他幼时虽然上过几个月私塾，认识一些字，但不能撰写书信文契，与其红巾军大帅的地位极不相称。因之，每攻城掠地之后，朱元璋便急切访贤招隐。初取滁州，将儒士范常留置幕下；渡江攻占太平(今安徽当涂)，延揽地方名儒陶安参赞军机；攻下徽州，采纳了耆儒朱升“高筑墙，广积粮，缓称王”的建议；攻克集庆，征辟夏煜、杨宪等十余人于军中。他们为朱元璋成就大业，进言献策，释疑解难，建树颇多。
至正十九年(公元1359年)，朱元璋部将胡大海镇守宁越，改宁越府为金华府。经多方求访，知金华、处州一带有四位高人，人称浙东四先生，皆为国士，即青田刘基、金华宋濂、丽水叶琛、龙泉章溢。其中宋濂在金华既下后曾被朱元璋召见，并在知府王显宗开设的郡学中任五经讲师。处州既克，朱元璋命总制官孙炎礼聘四人同赴金陵。宋、叶、章欣然受聘，刘基则婉言谢辞。经孙炎写信固邀，刘基才受聘，四人同往应天去见朱元璋。
朱元璋见刘基身材修伟，长须飘洒前胸，睛若灿星，开合之间，似能洞察人间一切，好一副仙风道骨。刘基见朱元璋面如重枣，龙眉凤目，不怒自威，确有领袖群伦之气概。刘基此时已五十岁了，长朱元璋十七岁，二人乍见，均有相见恨晚之叹。朱元璋既虚心就教，刘基也侃侃而谈，将群雄逐鹿的形势作了全面分析，阔论各路人马的得失，高谈王霸之道，以数年之冷眼静观，提出当前急需着手解决的几个问题和如何应对之策，史称《时务十八策》。
滔}舀之论，直抒胸臆，将数年之郁闷一扫而空，倾满腹经纶，尽售明主。朱元璋第一次听到如此全面透彻的分析，耳目为之一新，心胸更加宽广，更坚定了逐鹿之志。遂把酒筵宴，定君臣之生死契约，高筑馆阁，礼遇贤良之士。乃“以基为参谋，以濂为儒学提举，以溢与琛为营田司佥事。”朱元璋对刘基不呼其名，每以“先生”称之。刘基从此佐戎帷幄，由元廷之弃官，转换成明代帝师之角色，开始了新的政治军事生涯。
刘基一行到达应天不久，据有江西、湖广的陈友谅自恃军力强大，疆土广阔，乃挟徐寿辉率水军攻陷太平，更密令僭杀徐寿辉，自立为皇帝，国号汉，年号大义。至正二十年(公元1360年)夏，踌躇志满，不可一世的陈友谅又密谋张士诚会师进攻应天，欲一举置朱元璋于死地。张自度必为马前驱，尚不知能分一杯羹否，迟疑未应。陈自度实力雄厚，有无张士诚皆可，机不可失，时不我待，乃自率大军，从采石矶顺流东下，企图一举消灭朱元璋，剪除心腹大患。
朱元璋得报，急召高级军事将领与众谋士共商御敌之策。陈友谅本以水军称雄，此次尽倾其精锐，集混江龙、塞断江、撞倒山、江海鳌等大舰百余艘，艨艟战舰数百条，一路更大造其“投戈断江，舳舻千里”的声威。面对十倍于己的敌人，众人被吓得手足无措。一时，献城投降，纳款求和，弃城退守等种种灰色论调充斥大帐，鲜有力主战而胜之者。众皆惶惶，刘基独镇定自若，默然无语。朱元璋见状，乃独召刘基于密室，促膝前曰：“先生何以教我？”
刘基首言主降及溃逃者皆当斩，他说：“我北有元军，南有方国珍，东有张士诚，西临此陈友谅，无处可逃，无险可守，值此群雄鼎持之际，一溃即无法收拾，千古帝业遂化幻影；且持此论者置多年浴血奋战广大将士之前途于不顾，极尽搅乱军心之能事，实有百害而无一利，不斩何以稳定军心。帐前不言者，以己新来乍到，虽有君宠而无尺寸之功，恐犯众怒也。”
朱元璋闻言大喜，说：“先生尽言，先生尽言，非先生无以教我，非先生无以救我。”刘基见朱元璋态度明朗，才继续说：“倾库府，开至诚，以固士心。”他分析指出：“若想胜利，须上下一致，军民同心，方能同仇敌忾。民心固，军心才能同。尽开库府，散财济贫，方能给平民以希望。民有望，才能誓死御敌，为我所用。”朱元璋也认同此理：“与其弃城纳币献降，不如散财济贫力战，或有一博。”刘基则进一步，为他策划：“敌我兵力悬殊，必使陈友谅骄纵轻敌，轻敌易败；劳师以袭远，兵疲力乏，必折上将军；陈友谅水军虽多，皆为乌合之众，精锐前锋一旦受挫，后继虽多，已属强弩之末，势不能穿缟。与其陈兵力拒，不如诱之深入而伏兵邀取之。以逸待劳，何患不克。”朱元璋听后鼓掌大笑：“就依先生所言。昔刘皇叔有诸葛，今我得先生也。”
朱元璋知陈友谅之旧友康茂才在己军中，便设诈降计，由康修书给陈，佯为内应，引陈由江东桥进攻，以呼“老康”为号，即引兵焚其木桥，拆其江禁，放陈氏水军直扑应天城下。
朱元璋和刘基又派冯国胜、常遇春在石灰山旁设伏，徐达驻军南门外，杨璟驻军大胜港，张得胜、朱虎率水师龙江关外，朱元璋则携刘基等人居卢龙山指挥。
陈友谅果率军东下，到达大胜港时即受到杨璟军队的第一波攻击，小挫，不以为意。后直扑江东桥，当看到的是石桥而非木桥时，已觉不妙，又连连大呼“老康”，竞无人答应，情知中计，急令转军龙湾。数百艘战船拥挤在一处，已然混乱，却又要同时调头，谈何容易。
这时伏兵四起，朱元璋指挥大军杀到，自知不敌，陈友谅只得下令撤退。溃逃中，因退潮水浅，不得不将巨舰放弃，这样一来军心更加慌乱。朱元璋趁势掩杀，大胜。缴巨舰百艘，战船数百，俘虏两万余，并乘胜连克太平、安庆、信州、袁州。
由安庆向江州进军时，遭陈友谅顽强抵抗，亲临前线督战，以挽救败局。但刘基出奇计，将朱元璋的人马一分为二，一部分居前佯攻，一部分侧出奇袭。陈友谅正为眼前的大军头痛，又见探马飞报：“后侧又有大批朱元璋的人马杀到，我军已不战自乱。”陈友谅虽想力挽败局，但深夜中人慌马乱，指挥不灵，只得弃城逃走。这一战朱元璋又获兵船百余艘，战马二千余匹，粮食数万斤，甲兵无数。江州一失守，龙兴、龙泉也相继脱离陈友谅归顺朱元璋。
因为这一战役以龙湾、江州为主要战场，故称之为龙江之役。
龙江之役使朱元璋实力大增，具备了与陈友谅由战略防御向战略进攻转换的能力。张士诚亦不敢西犯，东西夹击之势已不攻自破。
龙江之役是刘基归附朱元璋后的第一次正式亮相，正确的战略形势判断，杰出的战术指挥，显示了其卓绝的军事指挥才能，真正赢得了朱元璋及广大将士的信任，正式确立了第一谋士的地位，当之无愧地坐上了朱元璋帝师的宝座。
当朱、陈在江州、龙兴等地激战之时，北方的红巾军却极不乐观，转战在山东一带的红巾军在毛贵的率领下一度曾稳住阵脚，但因内部失和，内耗，被元军趁机战败，韩林儿只得退居安丰(今安徽寿县附近)以求自保。张士诚见有机可乘，竞不去攻元，反而派吕珍为先锋，率大军围安丰至城中粮尽。刘福通亟请朱元璋驰援。朱元璋亲率大将徐达、常遇春挥师北上。刘基力阻未果，朱元璋大军未至而城已破，刘福通战死。朱元璋打败吕珍，将韩林儿救出，置于滁州。
当朱元璋驰援北上时，果如刘基所料，陈友谅乘虚进攻洪都，以雪前耻。
陈友谅为雪前耻，已作了精心准备。他总结了经验教训，特造大船巨舰，高数丈共分三层，可容军数千人。如此巨舰在江上数百艘首尾相连，浩浩荡荡绵亘数十里，非常壮观。旌旗招展，戈盾相击，鼓角相闻，气壮如山。陈友谅倾国之力，亲率六十万大军前来，欲与朱元璋决一死战。
洪都，江西省旧南昌府的别称。因隋、唐、宋三代南昌曾为洪州治所，又为东南都会而得名。唐王勃《滕王阁序》：“南昌故郡，洪都新府”。至正二十二年(公元1362年)江州攻克后，陈友谅所属江西行省丞相胡廷瑞、平章祝宗派使者郑仁杰到江州见朱元璋，提出愿献龙兴(今江西省南昌)以降，但须拥有其旧部，不受改编。朱元璋犹疑不决，“基从后蹋胡床，太祖悟，许之。”当下复信承诺。次年正月，朱元璋亲到龙兴受降，对胡、祝二人好言安抚，不夺其兵权。只改龙兴为洪都府，派叶琛为知府。此后，洪都曾几度易手。洪都原城墙是瞰江而建，陈友谅上次就是趁涨潮以大舰直迫城下而攻陷的。朱元璋收复后，汲取教训，将城墙后撤三十步(约50米)重建。
陈友谅乘兴而来，却发现闭门所造之巨舰根本到不了城下，只得弃船登岸，优势尽失。
守将朱文正有智有谋，自四月至七月，守城八十五天而未破。是时朱元璋之主力也攻庐州三月未下。而陈友谅部已攻占了吉安、临江、无为州等地。七月，朱元璋召徐达、常遇春部主力，亲率大军回救洪都。陈友谅则撤洪都之围，东出鄱阳湖迎战，从而开始了三十六天的朱、陈大决战。
两军首先在鄱阳湖以南的康郎山附近水域相遇。朱元璋与刘基同乘在指挥船上。朱元璋遥望陈友谅水军楼船密麻麻黑鸦鸦连成一片，有如群山远亘，不禁内心不安，乃虚心求教。刘基不慌不忙地说：“竖子自壮声威，徒惹人笑。吾当效诸葛卧龙，火烧连营八百里。”
朱元璋说：“其楼船尚未以铁链相连，奈之何？吾无老将军黄盖之人以计近袭，又奈之何？”
刘基笑慰道：“楼船高且阔，一层失火，必焚其余。船大火大，船高火高，一船起火，必及其余。敌自恃船高舰阔，不怕与我近战。我军正好迫近以火攻之。君只需多备强弓火弩，游走快船，选果敢之士，我必以风壮君声威。”朱元璋深以为然。乃急集油脂火引，强弓劲弩。
刘基更命军械司效宋法，赶制大小火箭数十枚，内装火药，名日“火龙”。而诈以“没奈何”称之，唯恐泄密也，用以专攻陈友谅座船。
水面早晚有雾，有雾则无风。有风也早晚风向各异。因近康郎山，风势水势又有不同。
刘基乃暗访当地使船高手，细询捕鱼老翁，详查有关地方记载，终于选定了有利的开战日期。
据《明太祖实录》记载，七月二十二日下午：
“东北风起，上命以七舟载荻苇，置火药其中，束草为人，饰以甲胄，各持兵戟若斗敌者，令赶死士操之，备走舸于后。将迫敌舟，乘风纵火，风急火烈，须臾抵敌舟。其水寨舟数百艘悉被燔，烟焰涨天，湖水尽赤，死者过半。”
据目睹者后来讲述：东北风一起，朱元璋一声令下，万橹齐摇，百舸争发。及至陈友谅军前，始发声呐喊，擂鼓振威，有如巨灵神将发怒，亚赛天崩地裂。敌尽胆寒，我军死士已将荻苇点燃，及冲至敌巨舰楼船近旁，已如一团团烈火。敌舰首尾相连，调转失灵，面对扑天而来的大火，躲无可躲，逃无可逃，纷纷被燃着起火。随后冲至走舸更以火龙向楼船巨舰劲射，致敌船楼上楼下一齐着火，船左船右皆起烈焰。只见火借风势，风助火威，直烧得敌哭爹喊娘，再也无心恋战。不分官兵，不论勇怯，纷纷跳水逃生。刘基又命人齐将劲弓火弩向敌密集处疾射，作第二波攻击。使敌不被烈火烧死，亦被弓弩射死。血染江水尽赤，火烧江天皆红。敌空有楼船屹立如山，却奈何不得蚁附之游走小船。正是，敌方徒叹“没奈何”。我方笑论“没奈何”。同是没奈何，相差何其多也。
这一战，与三国时期的赤壁之战相比也毫不逊色。刘基巧借火攻，大获全胜。陈友谅两个弟弟友贵和友仁均因焚船而死，平章陈普略亦被烧死。楼船损失过半。元气大伤，决战血耻不成，更令气沮势颓。陈友谅只得收拢固守，以求喘息。
朱元璋虽获大胜，缴获却不多，皆因尽遭火焚之故也。两军相峙之势犹存，一时难以突破。刘基与朱升等人商议，以为非断其退路，绝其援军，截其策应，不足以致其性命。朱元璋亦深以为然。乃下令移师湖口。令常遇春、廖永忠诸将率水军横断湖面，以阻其归路；遣别将蕲州、兴国以绝其援军；朱文正率军至南康、都昌以绝其粮道；又于湖岸立栅以陆军策应水军。
陈友谅得报大惊，进退失据，此地实难以固守，只得拼死突围，欲奔还武昌，以待将来。
却陆路被阻，湖口被截，两种撤退方案相比，仗恃自己尚有楼船数十艘，水军较善水战，遂决定向湖口突围。
八月二十六日，陈友谅下令向湖口突围，不料争战中被劲弩一箭穿喉身死，众将士失去指挥，斗志全无。次日，陈荣等率五万余众向朱元璋投降。至此，鄱阳湖决战以朱元璋的彻底胜利而告终。
这次鄱阳湖决战，刘基功不可没。首先，针对敌强我弱的客观实际，提出强中有弱，弱中有强的观点，鼓舞了士气，给人以希望。其次，巧妙地运用了火攻，改进了火器，实现了以弱胜强，以小船打大船的战例。第三，适时提出了移军湖口的策略，为粉碎陈友谅最后的侥幸心理给予致命一击。确保了朱元璋将来的发展势不可阻挡。
此次战役还有一惊险一幕：据《明史·刘基传》载：
“太祖坐胡床督战，基侍侧。忽跃起大呼，趣太祖更舟。太祖仓卒徙别舸，未坐定，飞炮击旧所御舟立碎。”