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當時湖中戰鬥相持了三日，未決勝負，劉基請求移軍湖口以扼住漢軍出口，在金木相克的這一天與陳友諒軍決戰。
結果，陳友諒戰敗，在逃跑途中斃命。
其後朱元璋打敗張士誠，北伐中原，終于完成帝業，其戰略正像劉基籌劃的那樣。
吳元年(1367)，朱元璋以劉基為太史令，劉基呈上《戊申大統曆》。
熒惑星出現在心宿位，預示有兵災禍亂，劉基請求朱元璋下诏罪己。
天大旱，劉基請求處理久積冤案，朱元璋便當即命令劉基予以平反，大雨也就從天而降。
劉基趁機請求建立法制，防止濫殺現象。
朱元璋這時正要處決囚犯，劉基便問是什麼原因，朱元璋将自己所做的夢告訴他。
劉基說：“這是獲得疆土和百姓的吉象，所以應當停刑等待。
”三日之後，海甯歸降，朱元璋很高興，就将囚犯全部交給劉基釋放了。
不久，又授劉基為禦史中丞兼太史令。
朱元璋即皇帝位後，劉基上奏制定軍衛法。
當初确定處州稅糧時，仿照宋制每畝加五合，唯獨青田縣除外，太祖這麼說道“：要讓劉伯溫家鄉世代把此事傳為美談。
”太祖巡幸汴梁時，劉基與左丞相李善長一起留守京城。
劉基認為宋、元兩朝都因為過于寬縱而失天下，所以現在應該整肅綱紀，于是便下令禦史檢舉彈劾，不要有任何顧忌，宿衛、宦官、侍從中，凡犯有過錯的，一律奏明皇太子，依法懲治，因此人人都畏懼劉基的威嚴。
中書省都事李彬因貪圖私利，縱容下屬而被治罪，李善長一向私寵李彬，故請求從寬發落，劉基不聽，并派人騎馬速報太祖，得到批準，劉基便在祈雨時，将李彬斬首。
因為這件事，劉基與李善長開始不和。
太祖返京後，李善長便向太祖告狀，說劉基在壇土遺下殺人，是不敬之舉。
那些平時怨恨劉基的人也紛紛誣陷劉基。
當時正逢天旱，太祖要求諸臣發表意見，劉基上奏說：“士卒亡故者，他們的妻子全部遷往他營居住，共有數萬人，緻使陰氣郁結。
工匠死後，腐屍骨骸暴露在外，将投降的吳軍将吏都編入軍戶，便足以協調陰陽之氣。
”太祖采納了他的意見，但十天過後仍不見雨，故而發怒。
此時恰好劉基的妻子死了，所以劉基請求告辭還鄉。
太祖正在營造中都，又積極準備消滅擴廓。
劉基臨走上奏說“：鳳陽雖是皇上的故鄉，但不宜作為建都之地。
王保保不可輕視。
”不久，定西之役失利，擴廓逃往沙漠，從那時起一直成為邊患。
這年冬天，