唐宪宗决心平定淮西藩镇吴元济，但三年过去了，时胜时败，战事进展不大，朝廷中主和派又开始活跃起来，宰相李逢吉借口朝廷资用匮乏，主张罢兵；而裴度则力主将平叛战争进行到底。元和十二年（817）七月下旬，宪宗命裴度以宰相兼彰义节度使、充淮西宣慰招讨处置使，亲赴淮西督战。裴度就奏请韩愈以右庶子兼御史中丞，充彰义行军司马，随军前往淮西。这行军司马乃是节度使和节度副使之下最重要的军事行政官员，掌管军籍符伍、号令印信等事。韩愈在太子右庶子的位置上坐了一年多冷板凳之后，得此一职，且能亲赴前线平叛，很是兴奋，积极性也空前高涨。
裴度大军出关，韩愈先赴汴州去说服韩弘积极参与平叛，韩弘自贞元十九年（799）起为宣武军节度使，先后授检校左右仆射、司空，宪宗时又加同平章事（宰相衔）、授司徒，是中原节度使中恩宠最隆、地位最高者。他经营宣武军近三十年，兵精粮足。元和十年，宪宗授他淮西诸军行营督统，率众军合攻淮西。但他一不愿得罪其他藩镇，二要保持自己的实力，故迟迟不见行动。裴度此次平淮西，能否让韩弘协力而不掣肘，是战争胜负的一大关键。有鉴于此，当大军出发之际，韩愈即自请前往汴州说服韩弘，使“弘悦用命”，表示愿在裴度节制下效力。在平淮西过程中，韩弘及其儿子韩公武都领兵万余出战，卓有功勋。韩愈做好了韩弘的“统战”工作，为淮西之役的胜利立下了头一功。
大军开至淮西，军务更加繁忙，而韩愈更加镇定自若，意气昂扬。他虽非行伍出身，但也颇通韬略，主动为裴度出谋划策，协助裴度应付军机大事。他曾亲至郾城，“审贼势虚实”，设计了一套出兵奇袭吴元济的方案，并请求裴度，愿亲领精兵千人，去活捉吴元济。这一作战方案未得到裴度同意，故未能实施。但不久，李愬雪夜下蔡州，用奇兵活捉了吴元济，夺得了淮西战役的首功。李愬奇袭成功后，“三军之士为先生恨”，大家都为裴度未采纳韩愈的作战方案而替韩愈遗憾。韩愈的计划未能执行，未获平淮首功固然不无遗憾，但他那视死如归、身先士卒的大无畏精神，他那务实的作风和过人的军事谋略，均为人们所称道。
裴度大军返回长安，韩愈也如释重负，一路诗兴大发，写下了不少纪行诗，如其《次潼关先寄张十二阁老使军》：“荆山已去华山来，日出潼关四扇开。刺史莫辞迎候远，相公亲破蔡州回。”胜利后的无限喜悦溢于言表。
淮西之役结束，宪宗十分高兴，遍赏功臣，韩愈亦以军功迁任刑部侍郎（刑部副长官）。刑部侍郎虽与太子右庶子官阶相同，但右庶子纯属闲官，而刑部侍郎则为实际权力机关的副长官。至此，五十岁的韩愈在经历宦海浮沉之后，终于迈进了封建国家机构的权力中心，成为一位名副其实的“高干”，因为按唐朝的惯例：有过侍郎经历的官员，就有资格做宰相，当然，并非每位副部级干部都能当宰相，韩愈就没有这个幸运。