Năm 944, Ngô Quyền mất, ủy thác con trưởng là Ngô Xương Ngập cho ông. Dương Tam Kha cướp ngôi cháu, tự lập mình làm vua, xưng Dương Bình Vương. Ngô Xương Ngập chạy về nhà một hào trưởng là Phạm Lệnh Công ở làng Trà Hương - Nam Sách (Hải Dương). Phạm Lệnh Công che chở cho Ngô Xương Ngập, đã ba lần đưa Ngô Xương Ngập vào rừng núi Hun Sơn đào mà trú ẩn, Dương Tam Kha sai quân đi bắt Ngô Xương Ngập mà không được. Dương Tam Kha lấy Ngô Xương Văn, con thứ hai của Ngô Quyền làm con nuôi.

Trong thời gian cai trị đất nước, ông giữ chính sự tương đối ổn định, khuyến khích việc khai khẩn đất hoang, nhất là ở các vùng Chương Dương (Thường Tín, Hà Tây) và Cổ Lễ (Nam Định).

Năm 950, Dương Tam Kha sai Ngô Xương Văn đi đánh Thái Bình (khu vực Sơn Tây, Vĩnh Phúc ngày nay vốn thuộc lãnh địa của các sứ quân Nguyễn Khoan và Ngô Nhật Khánh). Ngô Xương Văn dẫn quân quay lại lật đổ Dương Tam Kha. Biết ơn của Dương Tam Kha, Xương Văn không giết Tam Kha mà chỉ giáng ông xuống làm Chương Dương sứ.