Khoảng năm 616, Trạch Nhượng tập hợp một đội quân nổi dậy, Ngõa Cương quân, chống lại sự cai trị của Tùy Dạng Đế. Từ Thế Tích gia nhập vào Ngõa Cương quân, và đề xuất với Trạch Nhượng rằng không nên cướp bóc của người dân địa phương để có lương thực cho binh sĩ. Từ Thế Tích nói rằng vì Biện Thủy (汴水) chảy qua các quận Huỳnh Dương (滎陽, nay gần tương ứng với Trịnh Châu, Hà Nam) và Lương (梁郡, nay gần tương ứng với Thương Khâu, Hà Nam) và có hoạt động giao thông thủy nhộn nhịp, họ chỉ cần cướp bóc tàu thuyền đi lại trên sông; Trạch Nhượng chấp thuận. Nhiều người hưởng ứng Ngõa Cương quân, và khi tướng Tùy là Trương Tu Đà (張須陀) suất quân trấn áp, Từ Thế Tích đã giết chết Trương Tu Đà trên chiến trường vào năm 616, uy thế của Trạch Nhượng vì thế mà càng được khuếch trương. Khoảng thời gian này, ông trở nên thân thiết với Đan Hùng Tín- một bộ tướng khác trong Ngõa Cương quân, kết nghĩa anh em và nguyện chết cùng ngày cùng tháng.

Sau đó, do thấy Lý Mật là người có tài, xuất thân cao quý, và xuất hiện lời sấm ngôn "Lý thị đương vương", Lý Thế Tích và Vương Bá Đương, đã thuyết phục Trạch Nhượng nhường địa vị thủ lĩnh cho Lý Mật. Trạch Nhượng chấp thuận. Quân lính tôn Lý Mật làm Ngụy công, tiến đến gần đông đô Lạc Dương. Lý Mật phong cho Từ Thế Tích làm 'hữu vũ hậu đại tướng quân'. Sau khi Từ Thế Tích giành được một chiến thắng trước tướng Đường là Vương Thế Sung tại Lạc Thủy, Từ Thế Tích được Lý Mật phong tước Đông Hải quận công. Theo đề xuất của Từ Thế Tích, Lý Mật cho quân chiếm một kho lương lớn là Lê Dương thảng (黎陽倉, nay thuộc Hạc Bích, Hà Nam) và sau đó mở kho tế bần cho dân chúng nghèo đói. Do vậy, có đến 20 vạn người gia nhập vào Ngõa Cương quân chỉ trong vòng 10 ngày, một số quận cũng quy phục, các thủ lĩnh nổi dậy lớn là Đậu Kiến Đức và Chu Xán cũng quy phục Lý Mật trên danh nghĩa.

Vào mùa đông năm 617, Lý Mật phục kích sát hại Trạch Nhượng, Từ Thế Tích bị thương ở cổ trong trận phục kích và gần như vong mạng. Sau đó, Lý Mật tuyên bố không trừng phạt những thân tín khác của Trạch Nhượng, bao gồm Từ Thế Tích. Lý Mật còn đích thân đến chăm sóc cho Từ Thế Tích, sau đó cho Từ Thế Tích tiếp tục làm tướng trong Ngõa Cương quân.

Vào mùa xuân năm 618, Vũ Văn Hóa Cập tiến hành binh biến sát hại Tùy Dạng Đế tại Giang Đô (江都, nay thuộc Dương Châu, Giang Tô. Sau đó, Vũ Văn hóa Cập từ bỏ Giang Đô và tiến về Lạc Dương cùng Kiêu Quả quân tinh nhuệ. Ngõa Cương quân và triều đình Tùy ở Lạc Dương trước tình thế này đã liên kết, chuẩn bị đương đầu với Kiêu Quả quân. Theo thỏa thuận, hoàng đế Dương Đồng "xá tội" cho Lý Mật cùng thuộc hạ, trao chức "hữu vũ hậu đại tướng quân" cho Từ Thế Tích. Do Từ Thế Tích chỉ trích Lý Mật không ban thưởng đầy đủ cho tướng sĩ, Lý Mật phần nào xa lánh Từ Thế Tích, vì thế đã phái Từ Thế Tích đến trấn giữ Lê Dương thảng. Vũ Văn hóa Cập sau đó bao vây kho lương, song Từ Thế Tích đã kháng cự thành công, ngoài ra còn đẩy lui và đánh bại Vũ Văn hóa Cập.

Đến năm 618, Vương Thế Sung đoạt lấy quyền lực tại Lạc Dương, Lý Mật thấy vậy đã cắt đứt quan hệ với triều đình Lạc Dương. Tuy nhiên, Lý Mật sau đó đã bại trận trước Vương Thế Sung. Thoạt đầu, Lý Mật định chạy đến chỗ Từ Thế Tích (tức Lê Dương), song sau đó do nghi ngờ về mức độ trung thành của Từ nên Lý Mật quyết định chạy đến Trường An đầu hàng triều Đường.

Do Lý Mật chạy đến Trường An, Từ Thế Tích trên thực tế trở thành người cai quản lãnh thổ cũ của Lý Mật, vùng lãnh thổ này trải dài từ bờ bắc Trường Giang đến Ngụy quận, từ Nhữ châu ra đến biển. Biết tin Lý Mật quy hàng triều Đường, Từ Thế Tích cũng quyết định quy phục triều đình Trường An, song nói với trưởng sử Quách Hiếu Khác (郭孝恪):

Ngụy công đã quy phục Đại Đường rồi. Nhân chúng và thổ địa ở đây đều do Ngụy công sở hữu. Nếu ta thượng biểu hiến, thì có nghĩa là hưởng lợi từ việc chủ của mình thất bại, biến nó trở thành công lao của riêng mình để được hưởng phú quý, và ta cảm thấy hổ thẹn nếu làm vậy. Nay chúng ta hãy ghi tên các châu huyện cùng hộ khẩu nhân dân và quân lính, tổng hợp rồi trao cho Ngụy công, để Ngụy công tự hiến, thì chúng sẽ được xem là công của Ngụy công.