燕王卢绾反叛，周勃以相国身份取代樊哙率领军队，攻下蓟县，俘获燕王卢绾的大将抵、丞相偃、郡守陉、太尉弱、御史大夫施，屠灭浑都县; 在上兰打败燕王卢绾的军队，又在沮阳再击破卢绾的军队。

追赶叛军到达长城，平定上谷十二个县，右北平郡的十六个县，辽西、辽东二十九个县，渔阳郡的二十二个县。周勃功劳是第一的：他随从刘邦共俘获相国一人，丞相二人，将军和二千石的官吏各三人;另外他还打败两支军队，攻下三座城池，平定五个郡，七十九个县，俘获丞相、大将各一人。

周勃为人质朴刚强、老实敦厚，刘邦认为可以委任他大事。周勃不喜好文学，每次召见诸位儒生和游说之士，他面向东坐着而责令他们说：“赶快对我说吧。”他朴实无文就是这个样子。

削平诸吕

周勃平定燕国以后就回军了，高祖已经去世，他以列侯身份侍奉汉惠帝刘盈。 孝惠帝六年，设置太尉官职，任命周勃做太尉。十年后，吕后逝世。吕禄以赵王的身份担任汉朝的上将军，吕产以吕王的身份担任汉朝的相国，把持汉朝大权，想危害刘氏。周勃是太尉，不得进入军营之门。陈平是丞相，不能够处理政务。这时周勃与陈平谋划，终于诛灭了诸吕而拥立代王刘恒，是为汉文帝。