燕王卢绾反叛，周勃以相国的职位代樊哙领兵，攻下蓟县，俘获了卢绾的大将抵、丞相偃、郡守陉、太尉弱以及御史大夫施等人，屠灭浑都城。在上兰打败了卢绾的叛军，又在沮阳击败卢绾的叛军。追击到长城，平定上谷郡十二县，右北平郡十六县，辽西、辽东二十九县，渔阳郡二十二县。随从高祖出征，共俘获相国一人，丞相二人，将这和年俸二千石的官各三人，另外还打败了两支军队，攻下了三座城，平定五个郡、七十九个县，俘虏丞相、大将各一人。

周勃为人质朴刚强，老实忠厚，高祖认为可以嘱托大事。周勃不喜爱文辞学问，每次召见儒生和游说之士，他面向东坐着，要求他们：“赶快对我说吧！”他的质朴少文才就像这个样子。

周勃平定燕地之后回朝，高祖已经去世，他以列侯的身份侍奉惠帝。惠帝六年（前189）设太尉官职，任命周勃为太尉。十年以后，吕后去世。吕禄以赵王身份任汉朝上将军，吕产以吕王身份任汉朝相国，他们把持汉朝政权，想要推翻刘氏。周勃身为太尉，却不能进入军营之门；陈平身为丞相，却不能处理政务。于是周勃与陈平谋划，终于诛灭了吕氏家族，拥立孝文皇帝。此事的说情都记载在《吕太后本纪》和《孝文本纪》中。

文帝即位之后，任周勃为右丞相，赐给黄金五千斤，食邑一万户，过了一个多月，有人劝说周勃：“您已诛灭了吕氏家庭，拥立代王为天子，威震天下。您受到丰厚的赏赐，处在尊贵的地位，这样受宠，时间长了将会有灾祸降到您的身上。”周勃害怕了，自己也感到危险，于是就辞职，请求归还相印。皇帝答应他的请求。过了一年多，丞相陈平去世。皇帝又让周勃任丞相。过了十几个月，皇帝说：“前些天我下令让列侯都到自己的封地去，有些人还没有走，丞相您是我很器重的人，希望您带头先去吧！”于是免去丞相职位回到封地。

回到封地一年多，每当河东郡守和郡尉巡视各县的达绛县的时候，绛侯周勃自己害怕被杀害，经常披挂铠甲，命令家人手持武器来会见郡守和郡尉。后来有人上书告发周勃要反叛，皇帝把此事交给负责刑狱的长官廷尉处理，廷尉又把此事交付长安负责，长安的刑狱官逮捕周勃进行审问。周勃恐惧，不知道怎么回答。狱吏渐渐欺凌侮辱他。周勃拿千金送给狱吏，狱吏才写在木简背后提示他：“让公主为你作证。”公主就是文帝的女儿，周勃的长子胜之娶她为妻，所以狱吏教周勃让她出来作证。周勃把加封所受的赏赐都送给了薄太后的之弟薄昭。等案子到了紧要关头，薄昭为周勃向薄太后说情，太后也认为不会有谋反的事。文帝朝见太后，太后顺手抓起头巾向文帝扔去，说：“原来降侯身上带着皇帝的印玺，在北军领兵，他不在这时反叛，如今他住在一个小小的县里，反倒要叛乱吗？”文帝已经看到绛侯的供词，便向太后谢罪说：“狱吏刚好查证清楚，要放他出去了。”于是派使者带着符节赦免绛侯，恢复他的爵位和食邑。绛侯出狱以后说：“我普经率领百万大军，可是怎么知道狱吏的尊贵呀！”

绛侯重新回到封地。在文帝十一年（前169）去世，谥号是武侯。他的儿子胜之继承爵位。过了六年，他所娶的公主与他感情不和，又因他犯了杀人罪，封地被废除。爵位中断了一年，文帝才从绛侯周勃的儿子中挑选出贤能的河内郡守周亚夫，封他为条侯，接续绛侯的爵位。