逃亡过程中，在张青、孙二娘夫妇帮助下，假扮成带发修行的“行者”，听取建议投奔二龙山。之后，夜走蜈蚣岭，在坟庵*死恶道飞天蜈蚣王道人。在路上因误会打倒了孔亮，喝醉了酒睡倒河边被孔亮捉到了庄子里拷打，幸得当时在孔家庄的宋江消除误会，宋江与武松离开孔家庄后，宋江要去清风山，武松还要去二龙山，二人分别武松投奔二龙山。成为该支“义军”的三位主要头领之一，后来归依梁山。
攻打大名府时，武松扮成行脚僧到城内作内应。卢俊义上山后，武松坚决让宋江坐第一把交椅头领之一。攻打东昌府时，武松、鲁智深诈败张清，张清中计被生擒。大聚义时，武松排位梁山十四，星号天伤星，职务为步军头领。
梁山全伙受招安后，武松参与平定辽国、田虎、王庆、方腊的全过程。征辽与兀颜光的决战中，武松攻破太阳阵，一刀砍断耶律得重的马头，将其击*；征田虎中，一刀砍死沈安；与乔道清的战斗中，被生擒，宁死不跪，后来金鼎、黄钺投降，武松得救；攻打方腊的苏州时，砍死三大王方貌；攻打杭州时，见鲁智深单挑邓元觉分不出胜负，上阵支援，邓元觉见对方两个打自己一个就回去了。在追赶邓元觉时，又一刀砍死杭州将之一的贝应夔。
在征讨方腊的战斗时，武松断了一支手臂，班师时武松拒绝回汴京，在六和寺出家，封为清忠祖师，赐钱十万贯，以终天年，最后以享年八十善终。
