Sau khi cầm quân tham gia các trận đánh giải phóng Thanh Hóa và vây hãm thành Tây Đô, Lưu Nhân Chú lại được Lê Lợi và Bộ chỉ huy Lam Sơn tin cậy giao thêm nhiệm vụ mới, đó là : cùng với các tướng như Bùi Bị, Lê Trương và Lê Ninh, chỉ huy một trong số ba đạo quân của Lam Sơn, tấn công ra vùng còn tạm bị quân Minh chiếm đóng để hoạt động và tìm cách uy hiếp thành Đông Quan bằng nhiều biện pháp khác nhau.
Theo kế hoạch ban đầu của Bình Định Vương Lê Lợi thì đây chính là đạo quân thứ hai (9). Đạo quân này lúc đầu chỉ có hơn 2000 quân và một thớt voi, nhưng về sau, Lê Lợi còn phái thêm hơn 2000 quân và một thớt voi nữa, giao cho các tướng Lê Bồi và Lê Vi Canh chỉ huy, gấp rút tiến ra để tiếp ứng. Nhờ vậy, đạo quân thứ hai chính là đạo có lực lượng hùng hậu nhất. Đạo này có hai nhiệm vụ quan trọng. Một là ráo riết hoạt động ở vùng hạ lưu sông Hồng và tham gia uy hiếp thành Đông Quan như đã nói ở trên. Hai là sẵn sàng chặn đánh bọn giặc rất có thể sẽ bỏ các thành Nghệ An, Diễn Châu và Tây Đô để
chạy ra Bắc.
Sự có mặt của Lưu Nhân Chú và các tướng Lam Sơn cùng với hơn 4000 quân sĩ đã khiến cho giấc Minh thực sự bối rối. Chúng ứng phó một cách lúng túng và kém hiệu quả. Đấy chính là cơ hội thuận tiện để đạo quân thứ nhất có thể tổ chức thành công những trận đánh lớn, buộc viên tướng đi cứu viện của giặc là Vương Thông phải rút hết lực lượng về cố thủ trong thành Đông Quan.
Tương quan thế và lực giữa đôi bên thay đổi nhanh chóng theo xu hướng ngày càng có lợi cho Lam Sơn. Nhờ công lao này, tháng 3 năm 1427, Lưu Nhân Chú được phong là Hành Quân Đô Đốc Tổng Quản, Nhập Nội Đại Tư Mã, quản lĩnh cả bốn vệ là Tiền, Hậu, Tả và Hữu. Ba tháng sau, Ông lại được thăng là Tư Không.
Sử cũ chép rằng: “Vua (chỉ Lê Lợi - NKT) dặn ông rằng : Chức tước đã cao thì sớm hôm phải chăm
chỉ, không nên trễ nãi, biếng nhác, khiến uổng phí cả công lao. Nói rồi, liền ban cho ông một cái tán”
(10).