义熙五年，即409年，南燕主慕容德死，之后，其侄慕容超袭位，随即挥兵肆虐淮北，掳去晋两郡太守，驱掠千余家百姓。刘裕随即上表北伐，并于当年三月统领晋军征讨南燕。南燕大将公孙五楼见晋军来势汹汹，提议慕容超扼据大岘（今山东沂水县），但遭到拒绝。于是刘裕冒险越过大岘山隘，一举攻克临朐（今山东掖县），缴获物资甚众。之后，慕容超单骑逃往城南左将军段晖营中。刘裕随即下令追击，大败燕军，包括段晖在内的很多将领都被晋军处死。接着，慕容超逃往广固，刘裕又乘胜追击北上，攻克广固外城。

东晋王朝与比方十六国

慕容超转而退守内城，被困在广固内城的慕容超先后派遣上尚书郎张钢以及尚书令韩范向后秦求援。当年七月，后秦主姚兴派卫将军姚强率步、骑兵一万，与洛阳（今河南省洛阳东北）守将姚绍一道，驰援南燕。与此同时，援军方面派遣使者向刘裕宣称，后秦在洛阳囤积了10万兵力，倘若晋军撤军，他们就长驱直入，攻取洛阳。不过，刘裕没有被姚兴的虚张声势吓住，继续围攻广固内城。之后不久，姚兴被夏主刘勃勃在贰城（陕西黄陵西北)击败。慕容超见后秦援兵迟迟不到，想割让大岘山以南的土地给东晋以求和，但遭到刘裕的拒绝。此后，南燕大臣张华、封恺、封融以及尚书张俊相继降晋。

慕容超

当年九月，刘裕截获前往后秦借兵的韩范，随即押着他绕城行走，城内南燕守军见后秦援兵无望，惊恐万分。次年二月，南燕的贺赖卢、公孙五楼等率军挖地道偷袭晋军，结果被打回内城。之后，刘裕对内城发动猛烈攻势，南燕尚书悦寿开城门迎降，慕容超则率数十骑突围逃走，但最终被晋军追获，送至建康斩首。至此，南燕宣告灭亡。隆安四年，即400年，后秦击败西秦，接着又于隆安五年击灭后凉，国力日盛，成为当时中国西北地区最强大的国家。东晋义熙十二年、后秦永和元年，即416年，刘裕率军自建康出发，吹响了出兵灭秦的号角。当年九月，刘裕率军进至彭城(今江苏徐州)，前锋王镇恶、檀道济军也是一路高歌猛进，连战连捷。

刘裕

十月，晋军进占阳城(今河南登封东南)、荥阳(今河南荥阳东北)，王镇恶、檀道济两军会师于成皋(今河南荥阳西北汜水镇)。镇守在洛阳的后秦征南将军姚光见晋军步步紧逼，随即派人到长安求救。于是，后秦主姚泓命越骑校尉阎生率骑兵三千、武卫将军姚益南率步兵一万增援洛阳，并命并州牧姚懿从蒲阪(今山西永济西)进至陕津(今山西平陆东南，即古茅津渡)。十月二十日，檀道济军逼近洛阳。两天之后，姚洗出城降晋，檀道济俘获秦军四千多人。而这时，后秦越骑校尉阎生和武卫将军姚益南正在赶赴洛阳的途中，听说洛阳失守，全都不敢再前进。刘裕原本命令前锋军攻取洛阳后，待后续主力到达再一同西进。

王镇恶

但王镇恶等见后秦内乱迭起，潼关守军薄弱，果断下令不等刘裕大军到达，便兵分两路，继续西进。之后，王镇恶军进抵渑池(今河南洛宁西)，在蠡吾城(今河南洛宁西)生擒弘农太守尹雅，迅速抵达潼关(今陕西潼关北)城下。另一路檀道济、沈林子部则从陕(今河南陕县)北渡过黄河，向蒲阪方向进攻。之后，后秦的河北太守薛帛逃往河东，檀道济随即率军进攻蒲阪，被并州刺史尹昭击退，檀道济随即又让别将攻打匈奴堡，但同样被秦将辅国将军姚城都击败。此时，后秦以东平公姚绍为太宰、大将军、都督中外诸军事，改封鲁公，率武卫将军姚鸾等步骑兵五万防守潼关，又命姚驴率部增援蒲阪。

檀道济

檀道济引军自蒲阪南下，三月与沈林子军到达潼关、姚绍率兵出战，被檀道济、沈林子击败，折损一千多人。接着，姚绍退兵定城(陕西潼关西三十里)，凭险据守，并派将军姚鸾截断大路，以阻止晋军的粮运。之后，晋军与前秦军交战多番，逐渐形成对峙局面。义熙十三年，即417年，刘裕亲率大军离开彭城(今江苏徐州)，从淮水、泗水进人清河。当年八月初二，刘裕到达潼关，随即以朱超石为河东太守，命其与振武将军徐猗之在河北与薛帛会合，一起攻打战略渡口蒲阪。之后，秦平原公姚璞与姚和都击败晋军，斩杀徐猗之，东晋将领朱超石逃回潼关。

朱超石

王镇恶请求率领水军从黄河入渭水，进逼长安，被刘裕采纳。王镇恶军出发后，恰好赶上后秦恢武将军姚难从香城(今陕西大荔东)率军西撤，王镇恶随即下令追击。之后，姚泓率兵从霸上到达石桥(长安城洛门东北)，接应姚难。与此同时，镇北将军姚疆和姚难合兵守卫泾上(今陕西高陵境)，共同迎击王镇恶军。王镇恶命将军毛德祖率部击败秦军，姚疆战死，姚难则逃回长安。东平公姚赞得知晋军迫近长安，随即率军退往郑城(今陕西华县)。

姚兴

之后，刘裕大军越逼越近。后秦主姚泓见长安告急，觉得自己还有数万军队，应该可以抗击晋军，遂命姚丕军防守渭桥(长安城北)，胡翼度军防守石积(长安城东北)，姚赞军防守霸东(霸水东岸)，姚泓则率军守卫逍遥园(长安城西)。八月二十三日，王镇恶乘艨艟小舰进至渭桥，弃船登岸。当时，由于渭水湍急，很多舰船都被水流冲走。王镇恶随即身先士卒，率军攻打姚丕。结果，姚丕战败，姚泓随即率兵来救，结果与姚丕败兵互相践踏，乱成一团，不战而溃。此役过后，姚谌战死，姚泓则单枪匹马逃回宫内。接着，王镇恶军从平朔门(长安北门)攻入长安城，姚泓与姚裕又率数百骑逃奔石桥。

姚泓

八月二十四日，姚泓率群臣至王镇恶军营投降。至此，后秦宣告灭亡。刘裕的两次北伐，既抵抗了北方少数民族政权对南方的侵扰，同时也保护了南方人民的生命和财产安全。与此同时，北伐也扩大了南朝的领土，让刘宋成为南朝中领土最大的政权，同时为南朝抵抗北魏提供了条件。刘裕北伐之所以取得成功，北方民众的支持无疑是不可忽视的关键因素之一。北方各族人民饱经战乱之苦，渴望国家统一，家居安稳,尤其是广大的汉族民众，由于有很深的奉晋朝为正朔和认同本民族政权的心理，所以非常希望晋王能够重新统治江山。当然，除此之外，雄厚的实力也是刘裕北伐成功的关键因素之一。