漢景帝三年(公元前154年),吳、楚等國(guó)反叛。周亞夫以中尉代行太尉的職務(wù)，率領(lǐng)軍隊(duì)向東攻打吳、楚。他向景帝請(qǐng)示說：“吳、楚的軍隊(duì)兇悍迅猛，一時(shí)難以同他們正面交鋒。我希望暫時(shí)聽任他們進(jìn)攻梁國(guó)不管，而派兵去斷絕他們的糧道，這樣才可以制服他們。”景帝同意了他的意見。
周亞夫調(diào)集軍隊(duì)到達(dá)滎陽后，吳國(guó)軍隊(duì)正在進(jìn)攻梁國(guó)，梁國(guó)局勢(shì)危急，請(qǐng)求救援，亞夫卻領(lǐng)軍隊(duì)向東北急行軍到達(dá)昌邑(古縣名，治今山東金鄉(xiāng)西北),深挖溝高筑壘進(jìn)行防守。梁國(guó)每天派使者請(qǐng)求太尉救援，但亞夫堅(jiān)守自己有利的形勢(shì)，不肯前往救援。梁國(guó)無奈便上書給景帝，景帝親自派使臣來命令太尉去救援梁國(guó)，亞夫仍然拒不執(zhí)行皇帝的詔令，堅(jiān)守營(yíng)壘不出兵，而派弓高侯韓穨當(dāng)?shù)热寺暑I(lǐng)輕騎兵斷絕吳、楚軍隊(duì)后方的糧道。吳國(guó)的軍隊(duì)缺糧，饑餓難忍，多次挑戰(zhàn)，周亞夫始終不出來應(yīng)戰(zhàn)。一天夜里，亞夫軍中突然受到驚擾，以至于互相攻擊，一直鬧到太尉的營(yíng)帳底下。亞夫始終高臥不起，像沒事一樣。過了一會(huì)，營(yíng)中也就又恢復(fù)安定了。后來吳軍奔襲漢軍營(yíng)的東南角，亞夫卻叫大家戒備西北方向。不久，吳國(guó)的精兵果然奔襲西北，但漢軍早有防備，無法攻入。吳國(guó)軍隊(duì)受饑挨餓，只得引軍撤退。亞夫派出精兵追擊，大破吳軍。吳王劉濞丟掉他的大部隊(duì)，只帶著幾千名精壯的親兵逃去，退守到江南的丹徒縣(治今江蘇鎮(zhèn)江東丹徒鎮(zhèn))。漢軍乘勝追擊，把敵兵全部俘虜了，又懸賞千斤黃金捉拿吳王。一個(gè)多月以后，東越人便斬了吳王的頭前來報(bào)告。這次平叛，從防守到反攻，總共只用了3個(gè)月時(shí)間，吳楚叛亂便被徹底平定了。這時(shí)，將領(lǐng)們才領(lǐng)會(huì)到太尉周亞夫的計(jì)策是完全正確的。
回到京城以后，朝廷正式任命周亞夫?yàn)樘尽?年以后升為丞相。景帝很器重他。