战的致命短板、彻底压制南唐水军优势，五月，柴荣特意征集天下能工巧匠，于大梁城西汴水之畔开辟造船工坊，昼夜赶工，打造巨型战舰数百艘。同时，他巧用降兵资源，命归降的南唐水军士卒教习北方士兵操练水战、熟悉江战战术、习得驾船攻防之法。
短短数月之间，原本不习水战的后周军队，便练就娴熟水战本领，水军舟师纵横汴水、进退自如、攻防有序，战力大幅跃升，足以抗衡、压制南唐精锐水军，彻底扭转了南北水战的战力差距。
显德四年（957年）二月，南唐朝廷调集全国精锐援军，驰援被困的寿州，淮南战场局势再度紧张，周军前线压力剧增、战局不利。柴荣得知军情，当机立断，再度御驾南征，亲率大军奔赴淮南。
周军主力抵达前线后，即刻对南唐援军发起猛攻，于紫金山寨展开决战，大破南唐数万援军主力，阵斩、俘虏唐军四万余人，缴获巨型楼船、战船数百艘，以及海量钱币、布帛、军械粮草，彻底击溃南唐增援主力，斩断寿州外援。
三月，被围困经年的寿州城内粮草断绝、士卒疲惫、百姓饥困，守军弹尽粮绝、走投无路，最终开城投降，淮南战略重镇寿州归入后周版图。平定寿州之后，柴荣安抚百姓、整编降兵、稳定地方，随后自下蔡班师回京，休整军队、调度物资，为终极平定淮南做最后筹备。
同年十一月，柴荣整军完毕，开启第三次南征，此次大军水陆并进、全线压境，攻势雷霆万钧。周军率先猛攻濠州，于涡口再度大败唐军主力，一战破敌、威震淮泗。随后大军乘胜东进，横扫淮河沿岸所有唐军城栅，所到之处、所向披靡，唐军望风而溃、不敢抵挡。
十二月，泗州守将见周军兵威赫赫、大势已去，主动举城归降。柴荣亲率水陆大军顺流东下，收纳南唐归降舰船三百余艘，叠加后周自建的数百艘战舰，组成一支规模浩大、阵容鼎盛的水陆劲旅，舟师沿江疾驰、步军沿岸推进，水陆两军协同作战、连战连捷，接连收复濠州、涟水、亳州等淮南重镇。
显德五年（958年），淮南之战进入收官阶段。正月，柴荣亲督大军强攻淮南东线核心重镇楚州，将士奋勇争先、昼夜攻城，最终攻克楚州，肃清东线残敌。二月，周军再度收复扬州，彻底巩固淮南腹地疆域，持续扩大战果、清扫残余割据势力。
三月，柴荣率军转战泰州、广陵，直抵长江北岸迎銮江口，数次大败残余唐军，彻底摧毁南唐江北防御体系。此时南唐主力尽损、国土残破、兵疲民困，已然无力再战。南唐元宗李璟自知大势已去、亡国在即，无奈遣使赴周营求和，敬献海量贡品珍宝，主动割让江北所有土地。
双方约定以长江为南北边界，南唐每年向后周进献十万贡物，只求罢兵停战、保全国祚。至此，历时三年、三度亲征的淮南大战彻底落幕。
此役过后，后周尽数平定南唐江北淮南之地，总计收复十四州、六十县，疆域大幅拓展，国力空前强盛。而南唐经此重创，国力一蹶不振，李璟被迫去除帝号，废除天子规制，改称“江南国主”，俯首称臣、臣服后周，沦为藩属割据政权，彻底丧失争霸中原的资本。四月，柴荣平定淮南全境，凯旋归京。
柴荣前后三次亲征南唐，历时三载、屡战屡胜，不仅彻底击溃南方最强割据势力、迫使其俯首纳贡、划江称臣，更极大震慑了吴越、南平、湖南等南方一众割据政权，让南方诸侯皆畏后周天威、不敢作乱。
自此，后周南方边境彻底安定，再无大规模战乱，柴荣彻底扫除了南顾之忧，得以集中全部国力、兵力、财力，筹备北伐契丹、收复燕云、平定北汉，为终结五代乱世、一统华夏九州铺就了坚实道路。而柴荣锐意进取、征战四方、励精图治的举措，也为后世北宋结束分裂、统一全国，奠定了不可磨灭的基业。