同年，刘福通、韩林儿等破汴梁，并以此为宋政权的都城。这时，四川、湖广、江淮、山东、辽阳，甚至甘肃都有红巾军活动，其形势大好。察罕帖木儿无法与之相争，只好北塞太行，南守巩、洛，自率主力部队驻于沔池。红巾军来攻洛阳，被察罕帖木儿击退。
十九年，红巾军攻势转弱，察罕帖木儿谋复汴梁。察罕帖木儿大军屯驻虎牢，派兵一从汴东一从汴南攻击前进，又发陕西兵出函关、山西兵出太行，各路大军会于汴梁城下。至八月，破汴梁，刘福通、韩林儿率数百骑溃围而逃。察罕帖木儿以功任河南行省平章政事、知河南行枢密院事。
二十一年，山东红巾军发生内讧，察罕帖木儿乘机谋攻山东。六月，他在洛阳大会诸将，随后，兵分数路，大举攻入山东。元朝叛将田丰复降察罕帖木儿，助其攻取东平、济宁等地。红巾军诸将会于济南，出兵抵抗，察罕帖木儿败之，遂进至济南，攻城三月，克之。察罕帖木儿以功拜中书省平章政事，知河南、山东行枢密院事。
二十二年，红巾军在山东仅余益都一座孤城。察罕帖木儿率军全力围攻，益都数月不下。时田丰亦在围攻益都的军队中，他与同为降将的王士诚图谋复叛。六月，田丰请察罕帖木儿往观营垒，察罕帖木儿仅率十余骑