持元政府的各地地方武装纷纷投其门下，很快其义兵队伍迅速发展壮大到万人，自成一军，驻扎沈丘，与红巾军交战，屡战屡捷，无战不胜。察罕帖木儿经过三年与红巾军的力战，其所属军队也得到了较大发展。此时，他已转战到虎牢。红巾军赵明远部北渡孟津，攻破覃怀，威胁晋、冀等地。察罕帖木儿率军迎战，北渡红巾军尽数被歼。察罕帖木儿以此战被元廷升为中书刑部侍郎，阶中议大夫。
之后，元廷为剿灭红巾军而征调来的苗军，因统军元帅吴天保病故而占据荥阳降于刘福通。察罕帖木儿闻知，乘夜袭破苗军，苗军尽数被俘。此役，察罕帖木儿淋漓发挥了蒙元骑兵快速机动的特点。此年冬，刘福通率30万红巾军向驻扎中牟的察罕帖木儿部发动进攻，察罕帖木儿举兵以来最大的挑战来临了。此时战局极不利于元军，首先察罕的兵力远逊于红巾军，已是以寡敌众，更何况军中还有可能再次反叛的苗军。面对危局，察罕帖木儿临危不乱，他亲自向士卒陈说利害，鼓舞将士士气。在察罕的激励下，麾下元军官兵尽效死命，与红巾军作战时，无不以一当百。天亦助廷瑞，两军酣战之际，战场天气忽然变成了大风扬沙，处在上风位置的元军在察罕帖木儿的率领下趁风势猛攻红巾军，红巾军遂不能敌，大败而