Năm 1409, Liễu Thăng cùng Trần Tuyên đem thủy quân đi tuần biển, đến vùng biển Thanh Châu, phá cướp biển người Nhật Bản, truy đuổi tới tận đảo Bạch Sơn thuộc Kim Châu, Liêu Ninh. Cùng năm, tham gia quân Bắc chinh, đem quân bản bộ tấn công và đánh bại lãnh tụ người Mông Cổ là Arughtai (sử Minh chép là 阿魯台, A Lỗ Đài). Trong trận này, quân Liễu Thăng sử dụng súng thần cơ đánh thắng quân Mông Cổ. Sau chiến tích, được lên tước An Viễn hầu, bổng lộc tăng thêm 500 thạch.

Minh Nhân Tông lên ngôi, Liễu Thăng được giao cai quản hữu phủ, hàm gia thêm thành Thái tử thái phó.