Sau khi Chu Thử vào triều yết, Đại Tông ban cho ông hai xe ngựa, mười ngựa chiến cùng rất nhiều châu báu, lại thưởng cho tướng sĩ dưới quyền của ông. Lúc này ở Lư Long, Chu Thao nắm quyền và cho giết nhiều thân tín của Chu Thử, huynh đệ trở nên bất hòa. Chu Thử cũng do việc đó mà sợ sệt, không dám trở về trấn nữa mà xin ở lại Trường An. Đường Đại Tông bằng lòng, phong cho Chu Thao làm Tiết độ lưu hậu còn Chu Thử vẫn mang danh Tiết độ sứ (mặc dù không ở trấn). Năm 775, phong Đồng trung thư môn hạ bình chương sự (tức là chức tể tướng) và được chỉ huy quân đội ở Phụng Thiên[6].

Năm 776, Chu Thử được phong Kiểm giáo tư không, Lũng Hữu tiết độ[7] phó đại sứ, thực tế nắm quyền quân sự ở hai vùng Hà Tây[8] cùng Trạch Lộ[9]. Năm 778, Chu Thử báo việc có một hai con mèo cùng sống với một con chuột và cho đó là điềm may mắn cho nhà Đường. Nhưng Trung thư xá nhân Thôi Hựu Phủ phản đối và bảo đó là điềm báo các đại thần không hoàn thành tốt chức trách phải làm (như mèo phải bắt chuột). Sau đó Đại Tông phân phong các tướng chỉ huy quân đội ở phía tây phòng Thổ Phiên tấn công vào mùa thu, trong đó Chu Thử chủ trì quân ở Biện Tống và Tri Thanh, cùng Quách Tử Nghi và Lý Bão Ngọc. Năm 779, Chu Thử được phong làm Toại Ninh quận vương.

Ngày 23 tháng 5 năm 779, Đại Tông băng, thái tử Thích đăng cơ[10]. xưng là Đường Đức Tông. Đức Tông là người hà khắc, trước ngày lễ tang Đại Tông, triều đình quyết nghị về thể chế để tang. Tể tướng Thường Cổn bàn rằng quan lại trong thiên lại mặc áo xô gai trong ba ngày, tự hoàng đế (Đức Tông) cùng Khanh đại phu mặc áo tang 27 ngày. Thôi Hựu Phủ dẫn ra rằng xưa nay triều thần và thứ nhân không có sự khác biệt trong việc để tang thiên tử, và quan lại cũng chỉ mặc áo xô gai trong ba ngày. Hai bên tranh cãi nhau rồi Thường Cổn đuối lý nên rất bực tức, lại dâng sớ xin đày Thôi Hựu Phủ ra Triều Châu, trước đó đưa tờ biểu cho Chu Thử và Quách Tử Nghi ký vào để làm như các tể tướng đều đồng ý việc này. Đức Tông do mới lên ngôi còn ngại thế lực của Thường Cổn, đành phải chuẩn y. Nhưng không lâu sau, hai người lại dâng sớ cầu xin cho Thôi Hựu Phủ. Đức Tông triệu Chu Thử và Quách Tử Nghi đến hỏi tại sao thái độ trước sau bất nhất, hai ông trả lời không biết gì về tờ biểu của Thường Cổn. Đức Tông bèn cho rằng Thường Tổ giả nét chữ của hai người, bèn giáng làm Thứ sử Triều Châu[11] và đón Thôi Hựu Phủ về triều, phong làm tể tướng.

Cũng trong năm đó, Chu Thử được đổi sang trấn Phượng Tường[12], ấp phong 300 hộ. Năm 780, Lý Hoài Quang được thay Đoàn Tú Thực làm Tiết độ sứ Kinh Nguyên[13]. Tuy nhiên Lý Hoài Quang hung bạo khắc nghiệt bị các tướng dưới quyền bất mãn. Tướng Lưu Văn Hỉ cũng không phục Hoài Quang và kháng mệnh triều đình, Đức Tông sai Chu Thử cùng Hoài Quang và Thôi Ninh đánh dẹp. Văn Hỉ ghét Lý Hoài Quang, bèn thỉnh cầu cho Đoàn Tú Thực trở về hoặc đưa Chu Thử lên thay Hoài Quang. Có chiếu phong Chu Thử làm đến Kinh Nguyên làm Tiết độ sứ. Lưu Văn Hỉ lại không thèm chào đón Chu Thử và liên kết với Thổ Phiên làm loạn (nhưng Thổ Phiên không giúp). Chu Thử giao chiến với Lưu Văn Hỉ ở Kính châu đã nhiều trận nhưng không hạ được, tiền của cho việc binh đao cũng rất hao tốn, nên một số đại thần xin xá tội cho Lưu Văn Hỉ, nhưng Đức Tông vốn có ý loại trừ phiên trấn nên không nghe. Sau đó Lưu Hải Tân là tướng dưới quyền của Văn Hỉ nổi dậy, đánh bại Văn Hỉ rồi cắt đầu nộp về Trường An. Nhờ công lao đó, Chu thử được tiến phong Trung thư lệnh, sau bái làm Thái úy.