张义潮在基本没有中央政府军队帮助的情况下，进行了一系列战役。《张义潮变文》直接记述了大中十年（公元856年）至十一年间的三次战役：第一次是吐谷浑王进犯沙州，张义潮出兵讨伐，两军在西同附近相遇，张义潮首战破敌，土谷浑王败逃，张义潮率军乘胜追击1000余里，并大获全胜，活捉土谷浑宰相3人，斩首示众，而后全军高唱《大阵乐》，凯旋而归；第二次是纳职县回鹘、吐蕃抄掠伊州，张义潮奔袭，回鹘人被打了个措手不及，沙洲军大获全胜；第三次是叛乱回鹘劫夺唐朝册立回鹘使王端章，张义潮闻知大怒。由于下文残缺不全，不知结局如何。由此可知，张义潮为了抵御周边少数民族统治者的骚扰、劫掠，仍然进行着非常艰巨的斗争。《张义潮变文》中所说义潮“朝朝秣马，日日练兵,以备凶奴，不曾暂暇”，就是当时实际情况的真实反映。咸通七年(公元866年)十月，“拓跋怀光以五百骑入廓州，生擒论恐热，先刖其足，数而斩之，传首京师”，其余众逃奔秦州，途中又遭到了尚延心的袭击，“吐蕃自是衰绝”。河陇肃清，使唐王朝无西顾之忧。至此，河西地区初步形成了统一局面，“西尽伊吾，东接灵武，得地四千余里，户口百万之家，六郡山河，宛然而旧”。唐王朝的势力，已达陇右诸地。
正是张义潮率领的沙州起义及其战果的不断扩大，河西地区才得以克复，使“百年左衽，复为冠裳；十郡遗黎，悉出汤火”。对于他在河西重振大唐声威的业绩,人们给予了高度的评价:“坐筹帷幄之中,决胜千里之外,四方犷悍,却通好而求和;八表来宾,列阶前而拜舞。北方猃狁,款少骏之蹄,南土蕃浑,献昆岗之白璧。”堪称英雄盖世之功!在攻取凉州到张义潮前往长安的近十年时间内，这一段时间张义潮的另一个主要活动就是经营河西地区。内政方面主要是全面恢复唐制，废部落制，重建唐前期在这里实行过的“州——县——乡——里”制。与唐前期不同的是归义军在乡一级还设置了知乡官，负责全乡的政务。乡下虽仍设里，但因里正的许多职权被收到知乡官手里，这使里正在基层政权中的作用比以前下降了。在沙洲城内，归义军还恢复了唐前期实行过的城坊制度和坊巷的称谓。与此同时，张义潮还仿照内地的军政体制，设置了与中原藩镇一样的文武官吏，恢复了相应的一套文书、行政制度。其次，废除吐蕃时期的户籍、土地、赋税制度。按照唐制编制新的户籍，制定新的赋税制度；归义军时期的户籍，除注明人口情况外，还注明了各户土地亩数与分布情况。针对当时沙州荒田闲地较多的特点，张议潮还实行了请田制度，即允许百姓向归义军衙门申请耕种荒田闲地。对于百姓之间自愿对换土地，调整土地位置，官府一般也予以批准。
在重新登记人口和土地的基础上，张义潮还制定了新的赋税制度。根据敦煌出土的文书记载，归义军实行的是据地出税的制度，其地税主要包括地子、官布和柴草三项。地子完全按亩交纳，纳的是粮食。官布、柴草也是按亩交纳的。为什么地税中既有地子，又有官布和柴草呢?这与晚唐五代归义军时期河西地区还没有实行货币经济有关。在吐蕃统治敦煌时期，实行的是部落——将制和突田制，唐王朝的通用货币被废除，主要实行的是原始的物物交换，交换的媒介是实物。归义军政权建立后，由于货币极度缺乏，人们在买卖、雇工、典当、借贷时仍以麦粟、绢帛、布匹等实物计价。从已知的出土敦煌文书看，在交换领域除以麦粟计价者外，以布匹计价者也很多。正是由于这一特殊时期货币反而不是普遍的交换媒介，在这种情况下，张义潮的归义军政权才将唐朝赋税制度中应交现钱的那部分税收改为征布或者其他实物，因此在今天出土的敦煌文书中保存了许多征收官布和柴草的记载。
与此同时，张义潮还在河西地区大力传播汉族的先进文化：“河西创复，尤杂蕃浑，言音不同，羌龙瑥末，雷威摄伏，训以华风，咸会训良，规俗一变”。另外还恢复唐朝服装，推行汉化。很快就使敦煌“人物风华，一同内地”。同时，在吐蕃时期被废弛的各项水利设施也被重新运作起来，张义潮在河西诸州开挖沟渠，并设立专职水利管理人员，使得河西的农业得到了大发展。当时世人赞叹道：“三光咋来转精耀，六郡尽道似尧时。田地今年别滋润，家园果树似玉脂。州中现有十碾水，潺潺流溢满沟渠。必定丰熟是物贱，休兵罢甲读文书。”对辖区内的少数民族，归义军政权采取区别对待的政策。已汉化者编入乡里，与汉人杂居。吐蕃化较深者部分继承吐蕃制度，仍用部落的形式进行统治，尊重他们的习俗。同时吸收少数民族头面人物参加政权。对于具有强大政治、经济、社会势力的佛教，他们首先废除了吐蕃时期的僧官制度，恢复唐制。并通过削减寺产限制其依附人口的发展，削弱都僧统的政治经济权力，以后又通过控制僧官的任免权使沙州僧官逐渐依附于世俗政权。寺院依附人口的减少导致寺院经济衰落，一些原由寺户上役时从事的工作逐渐被各种租户和雇工所代替，以沙弥为代表的下层僧徒承担的劳务开始增多。经过张义潮的努力，河西诸州的各族民众开始和睦的生活在一起，河西走廊也慢慢回复到了往日的繁荣景象。
