院宣追殺義經
義經帶著鏡、璽二神器以及一長串平家戰犯凱旋回京，受到英雄式歡迎，連法皇都親自接見，對個性多疑的賴朝而言，不能不懷疑法皇接近義經的目的。傳統說法如《平家物語》，將賴朝懷疑義經歸咎於軍監梶原景時在賴朝面前進讒言之故，不過義經私自接受法皇授予的官位，明顯觸犯賴朝建立的鎌倉體制，恐才是兄弟反目最根本原因。
五月，義經押解戰犯平宗盛．清宗父子東下鎌倉，人已在鎌倉近郊，賴朝卻不允許義經入境。五月二十四日，悲憤的義經書寫信函反駁梶原景時不實的指控以示清白，托賴朝智囊大江廣元轉交賴朝，此即有名的「腰越狀」。不過，賴朝並未因此對義經釋懷，只向朝廷奏賞義經伊豫守的官職，藉機收回以前賞賜的二十餘處莊園，加上法皇和叔父源行家居中挑撥，河內源氏父子、兄弟相殘的傳統又再次映證在賴朝．義經兄弟身上。
十月賴朝派刺客前往京都暗殺義經失敗，十月十八日在源行家慫恿下，法皇向義經下達討伐賴朝的院宣，可是義經不像賴朝那樣隨時可以動員龐大的武士團，義經欲前往九州號召當地武士也因故未能成行。十一月七日，賴朝搶先一步向朝廷施壓解除義經檢非違使等所有官職，法皇也配合賴朝下達討伐源行家和義經的院宣。
藉此機會，賴朝向全國下達緝捕義經的通緝令。義經不得已，只得與愛妾靜御前別離，輾轉逃到奧州，尋求幼年時對他有養育之恩的奧州藤原氏之主藤原秀衡的庇護。藤原秀衡是奧州藤原氏第三代當家，藤原清衡之孫，傳至秀衡已在奧州立基百年，兵強馬壯；賴朝之所以派範賴、義經討伐平家，亦為坐鎮鎌倉防備奧州藤原氏南下。賴朝何嘗不想平定奧州，只是苦於缺乏適當理由，義經逃往奧州正好給賴朝出兵的理由。

平定奧州
義經於公元一一八七年二月來到奧州，被藤原秀衡奉為上賓，秀衡知道要抵擋賴朝軍隊入侵非由義經擔任統帥不可，只要義經在奧州便能保住。藤原秀衡於同年十月病逝，在病榻上仍交代第四代當家泰衡及其異母兄國衡要善待義經，團結三人之力才能對抗賴朝。
秀衡死後，泰衡．國衡．義經三人維持一年多的團結，這段期間泰衡不斷受到來自鎌倉的武力威脅，產生了鎌倉之所以對奧州進行武力威脅乃因為義經之故。鎌倉對奧州並無惡意，只要除去義經，雙方便能達成和解的錯覺。於是一一八九年閏四月三十日藤原泰衡派人襲擊位在衣川館的義經主從，義經主從包含魁梧的武藏坊弁慶在內只有十餘騎，自然不敵泰衡派來的五百餘騎，力竭而死。義經首級被割下，泡在酒裡於六月十三日送到鎌倉，由與義經接觸最久的梶原景時、和田義盛等人確認後再呈到賴朝面前。
義經既已除去，對賴朝而言，平定奧州不再是遙不可及的幻夢。儘管法皇拒絕發出討伐奧州的院宣，但賴朝仍以自己實力徵召二十八萬兵力，七月十七日兵分三路進攻奧州。前兩路由北陸道和東海道進軍，賴朝再自率一路出鎌倉經下野國從白河關進入奧州。八月八日雙方於阿津賀志山交戰，泰衡軍大敗，不久攻陷奧州藤原氏四代經營的政治中心平泉。二十六日，泰衡遞出降書請求賴朝饒恕，賴朝執意要消滅奧州藤原氏而置之不理，九月六日泰衡為部下所弒，首級送到賴朝面前，至此割據奧州四代長達百年之久的奧州藤原氏滅亡，整個奧州悉數納入版圖，賴朝設置奧州總奉行管理新版圖。再加上先前以追捕義經為名將親信中原親能、武藤資賴、島津忠久派往九州，於是日本全國（北海道除外）首度統一，完成全國統一的不是皇室，而是鎌倉殿源賴朝，象徵武士建立政權的新時代到來。