Más tarde, Fernán González luchará junto a las fuerzas coaligadas de León, Navarra y Zaragoza contra el califa cordobés. El conde castellano, tras la victoria de Simancas, cruzará el Duero y repoblará Sepúlveda. Controlando ya un extenso territorio y sintiéndose fuerte, reforzado además por el matrimonio contraído con Sancha, hermana del rey navarro García Sánchez I (más tarde se casaría con otra hermana, Urraca), Fernán González adoptó una actitud de rebeldía frente a Ramiro II. La causa aparente de esta rebeldía fue la entrega al conde de Monzón, Fernando Ansúrez, de las tierras comprendias entre el Cea y el Pisuerga, recién conquistadas a los árabes. A esta entrega también se opuso Diego Muñoz, conde de Saldaña. Ante estas insumisiones, Ramiro II reaccionó enérgicamente: Fernán González fue encerrado en prisión en León y Diego Muñoz en el castillo de Gordón (944).

Los tiempos, sin embargo, no estaban para prescindir de buenos aliados ante la actitud belicosa de 'Abd al-Rahman III. Por lo tanto, Ramiro II optó por liberarlos y vincular a su casa a Fernán González, casando a su hijo Ordoño con Urraca, una de las hijas del conde castellano. Así pues, además de ser consuegro del rey, Fernán González fue nombrado conde de Castilla, título que le pertenecerá definitivamente.

En el 956 moría Ramiro II y le sucedía su primogénito Ordoño III, lo que sumiría al reino leonés en la guerra civil por las apetencias al trono de su hermano Sancho el Gordo. Estas luchas dinásticas fueron aprovechadas por Fernán González, que hizo hereditario su linaje al condado de Castilla. Apoyó la causa de Sancho el Gordo, y cando éste fue vencido por Ordoño III, tuvo que rendir pleitesía al rey. Ordoño III, irritado por la traición de su suegro, repudió a su hija Urraca alegando que era infecunda. A pesar de estas divergencias, la necesidad de la guerra con los musulmanes obligó a Fernán González a ponerse nuevamente a las órdenes de Ordoño III. La repentina muerte de éste, en Zamora, propició el ascenso al trono de Sancho I el Gordo.

La conducta despótica del ridículo e inválido rey, privado de montar a caballo por el exceso de kilos, hizo que fuera creciendo el descontento entre los nobles. Fernán González, que ha casado a su hija Urraca, viuda de Ordoño III, con Ordoño, hijo de Alfonso IV el Monje, a fin de consolidar su posición, encabeza una rebelión de magnates (958) que obliga a Sancho I a abandonar León y refugiarse junto a su abuela, la reina Toda Aznárez de Navarra, en Pamplona. Fernán González propone y consigue que sea nombrado rey su yerno Ordoño IV, el Malo o el Jorobado. Mientras tanto, Sancho I, tras someterse a una cura de adelgazamiento en Córdoba y conseguir la ayuda militar de 'Abd al-Rahman III, contraataca. Fernán González ha de enfrentarse, en defensa de Ordoño IV, a navarros y cordobeses. En San Andrés de Cirueña es vencido y hecho prisionero por los navarros (960), lo que significa la victoria de Sancho I, que recupera el trono leonés.

Al-Hakam II, hijo y sucesor de 'Abd al-Rahman III, reclamó la entrega del prisionero Fernán González en pago de la ayuda prestada. Mas el soberano navarro, García Sánchez I, prefirió pactar con el conde y dejarlo en libertad, no sin que antes hiciera juramento de fidelidad a Sancho I. Regresó Fernán González a Burgos, donde se había refugiado Ordoño IV, obligándolo a abandonar tierras castellanas y a separarse de su mujer y de sus hijos. Sancho I incumplió el pacto que había hecho con 'Abd al-Rahman III para que le ayudara a recuperar el trono, por lo que Al-Hakam II se vio obligado a declararle la guerra.

Creyó Sancho I que la alianza que había fraguado con Navarra, Castilla y los condes catalanes Borrell y Miró era más que suficiente para derrotar al califa cordobés. Sin embargo, calibró más las fuerzas con las que tenía que enfrentarse y, uno tras otro, los aliados fueron derrotados. Castilla perdió Atienza y San Esteban de Gormaz, cuyas fortificaciones mandó reforzar al-Hakam II, convirtiéndolas en una peligrosa cuña en tierras castellanas. Esta derrota obligó a Fernán González a enviar emisarios a Córdoba para solicitar una tregua (966), que durará hasta su muerte.

Muere Fernán González en 970, dejando un condado de hombres libres, fuertes y aguerridos. Su política expansionista le traerá enemistades que, andando el tiempo, supondrán una gran tragedia para su familia. El enemigo más rencoroso será la familia Vela, a quienes había despojado de Álava.