父柴守禮，祖父柴翁是當地望族，柴榮年輕時曾隨商人頡跌氏在江陵販賣茶葉，對社會積弊有所體驗。史載其「器貌英奇，善騎射，略通書、史、黃老，性沉重寡言」。

廣順元年（951年），周太祖郭威即位，柴榮授澶州節度使、檢校太保，封太原郡侯。史載其境「為政清肅，盜不犯境」。二年，檢校太傅為相。又一年，封晉王。

顯德元年（954年）正月，判內外兵馬事，總攬兵權。同月太祖崩，即帝位。

柴榮即位後，立刻下令招撫流亡，減少賦稅，恢復中原經濟。當時，北方及中原經過了一系列的戰爭，百姓痛苦不堪，柴榮的舉動正好使中原開始復甦，他整頓吏治，使後周政治清明，百姓富庶，經濟開始繁榮。

顯德二年（955年）推行顯德毀佛，以佛寺銅材鑄行「周元通寶」，錢質與鑄量均居五代之冠。因為其毀佛行為，後周世宗被列入毀佛的「三武（北魏太武帝、北周武帝和唐武宗）一宗」。司馬光評述周世宗「毀佛」：「不愛己身而愛民，不以無益廢有益，周世宗算得是仁愛明理之人。」

柴榮對內進行改革，對外則積極開拓疆土。顯德元年（954年）二月，北漢主劉崇乘其新立，勾結遼兵4萬攻後周，柴榮力排馮道勸阻，率軍迎戰，於高平（今山西）南大破北漢軍，穩定政局。戰後整軍練卒，裁汰冗弱，於是軍威大振。顯德二年詔令群臣獻《為君難為臣不易論》、《平邊策》，確定王樸提出的「先南後北」的統一方略；命兵部撰集兵法，名《制旨兵法》。他擊敗後蜀的孟昶，取得秦、鳳、成、階四州，孟昶大懼，「致書請和」；又先後三次征南唐，創建水軍，恢復淮南十四州。

顯德六年三月，圖舉收復燕雲十六州，一連攻陷瀛洲、莫州二州（今河北），莫州刺史劉楚信、瀛洲刺史高彥暉投降，再向北挺進，又連陷益津關、瓦橋關、高陽關三關。五月在議取幽州（今北京）時，柴榮病倒，只好撤退^{[註 1]}。

後周顯德六年（959年）六月，柴榮去世，年僅39歲。由年僅7歲的兒子柴宗訓即位，是為周恭帝。

柴榮是五代十國時期最英明的君主，為北宋之疆土奠定了基礎。《舊五代史》稱：「世宗頃在仄微，尤務韜晦……不日破高平之陣，逾年復秦、鳳之封，江北、燕南，取之如拾芥，神武雄略，乃一代之英主也……而降年不永，美志不就，悲夫！」