为了尽快平息叛乱，汉文帝立即命令灌婴撤军还京，加强关中防御，并以棘浦侯柴武为大将军，统率四将军，领兵十万东进平叛，又令祁侯缯贺为将军，率军驻守荥阳，阻止乱兵西进威胁关中。
同年七月，自太原国匆匆返回长安的汉文帝，为了瓦解叛军，立即下诏说，“凡济北国吏民，在朝廷大军未到便停止反叛，以及率部投降或献出城邑投降的，一律赦免其罪，且官爵复原。凡参与刘兴居反叛但主动投降者，亦予以赦免。”
自秦末到汉初，天下持续战乱不止，直到吕后执政以来的十余年间，百姓才迎来了难得的休养生息时间，在社会秩序趋于稳定的情况下，已经逐渐习惯安居乐业平稳生活的百姓们，谁又愿意继续遭受战乱。更何况，汉文帝即位以来推行的一系列惠民政策，早已深得民心，即便是济北国的百姓，也不愿跟着刘兴居叛乱，因此在汉文帝的一纸赦令下，刘兴居好不容易募集的军队，立时军心涣散。同年八月，大将军柴武率军击溃叛军，俘虏济北王刘兴居，刘兴居自知难以活命，遂自杀而死。
叛乱平定以后，汉文帝宣布赦免济北国中随济北王造反的官吏百姓，济北国被废为济北郡，收归朝廷统治。
虽然刘兴居的叛乱并未掀起太大的风浪，但无疑加剧了朝廷与诸侯王之间的相互猜忌，使得汉文帝即位以来双方好不容易缓和的局势再度恶化。
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