Năm 786, tướng Hoài Tây là Trần Tiên Kì cùng vợ lẽ Lý Hi Liệt là Dữu thị nổi dậy giết cả nhà Lý Hi Liệt rồi quy phục nhà Đường. Ngô Thiếu Thành muốn báo thù cho chủ, nhưng ban đầu ủng hộ Trần Tiên Kì làm tiết độ sứ. Chỉ được ba tháng sau, ông lại tiến hành binh biến, giết chết Trần Tiên Kì và Dữu thị, tự lĩnh tri lưu vụ[5]. Vua Đức Tông bất lực ngồi nhìn, sau đó hạ chiếu phong cho con mình là Lý Lượng làm tiết độ sứ ở Hoài Tây trên danh nghĩa, còn Ngô Thiếu Thành làm Thân Quang Thái đẳng châu tiết độ quan sát binh mã lưu hậu, nắm thực quyền vì Lý Lượng không có mặt ở Hoài Tây mà vẫn ở Trường An[12]. Năm 789, ông chính thức được phong chức tiết độ sứ Chương Nghĩa. Từ bấy giờ trấn Hoài Tây gọi là trấn Chương Nghĩa.

Trước đó khi nắm quyền, để bày tỏ lòng trung với nhà Đường, Trần Tiên Kì đưa quân đến phía tây hỗ trợ triều đình chống Thổ Phiên. Ngô Thiếu Thành lên thay liền lập tức ra lệnh cho tướng Ngô Pháp Siêu đưa quân trở về Hoài Tây. Vào mùa xuân năm 787, Ngô Pháp Siêu quyết định nổi loạn và đưa quân về Hoài Tây. Tướng chỉ huy quân giao chiến với Thổ Phiên là Hồn Giám được tin liền đem quân đánh chặn và ban đầu bị quân đội của Pháp Siêu đánh bại. Tuy nhiên không bao lâu sau khi Ngô Pháp Siêu đưa quân đến Thiểm Quắc thì bị quan sát sứ Lý Bí đánh cho tan tác; Ngô Pháp Siêu cùng với 47 binh lính sống sót chạy về Hoài Tây. Ngô Thiếu Thành lo sợ bị liên can nên giết hết đám quân này và giả vờ như không biết gì về cuộc nổi dậy.

Ngô Thiếu Thành nắm quyền ở Chương Nghĩa, cần kiệm vô tư, công bằng hiệu quả, tuy nhiên ông không hoàn toàn với triều đình trung ương[5]. Năm 787, ông cho tu sửa thành Thái châu, sẵn sàng đối đầu với các cuộc tấn công của quân đội nhà Đường. Khi đó, phán quan Trịnh Thường và Đại tướng Dương Ký lập mưu đuổi Ngô Thiếu Thành rồi quy phục triều đình. Họ cùng một giáo thư lang Lưu Thiệp giả làm chiếu chỉ của triều đình. Về sau có hoạn quan do triều đình phái đến, Ngô Thiếu Thành ra ngoài tiếp đón. Các tướng này bàn với nhau đợi khi Thiếu Thành ra ngoài thì đóng cửa thành lại cố thủ. Tuy nhiên lúc đó bỗng có người mật cáo với Ngô Thiếu Thành nên Thường và Ký và tướng Trương Bá Nguyên đều bị hại. Đại tướng Tống Mẫn, Lưu Tề sợ bị giết nên bỏ trốn về Trường An[5].

Năm 793, tiết độ sứ Tuyên Vũ[13] là Lưu Sĩ Ninh bị quân lính đuổi khỏi trấn, tướng dưới quyền là Lý Vạn Ninh được ủng hộ lên nắm quyền. Được tin, Ngô Thiếu Thành đưa quân của mình đến vùng giáp ranh và hỏi về lý do tại sao họ Lưu bị đuổi. Lý Vạn Ninh gửi thư cho ông với lời lẽ châm biếm, nhưng do thấy thực lực còn chưa mạnh nên đành lui quân[14].