首先以主力大军由淮水、泗水，沿黄河西进，夺占战略重镇洛阳；以一部兵力由武关进击，以牵制关中秦军，然后夺取潼关，直攻长安。以龙骧将军王镇恶、冠军将军檀道济率步兵为前锋，自寿阳（今安徽寿县）沿淮水淝水进攻许昌（今河南许昌东）、洛阳（今河南洛阳）。王镇恶进攻邵陵、许昌，会师洛阳，待刘裕所率主力到达，再继续西进。

以建武将军沈林子、彭城内史刘遵考率水军由彭城（今江苏徐州）溯汴水出石门（今河南荥阳东北），入黄河，进占洛阳以北，阻止魏军南下侧击晋军。

令冀州刺史王仲德总督前锋诸军，并率领水军由彭城溯泗水、开巨野泽入黄河，占据黄河东线，防止魏军渡越黄河南进。

刘裕亲领主力由彭城自泗水、巨野泽再入黄河，西趋洛阳。

当后秦获知晋军已抵许昌时，仍在与大夏、西秦作战。秦东平公姚绍深感忧虑，认为应集中全力对付东晋。遂向后秦主姚泓献策说，应将远在安定的吏民迁至京师，这样可得精兵10万，即令夏、晋两国同时向我进攻，也不至有亡国之祸。但这一策划却被左仆射梁喜否定。梁喜认为：“安定守将齐公姚恢素有威名，且吏民与大夏赫连勃勃已结深仇，必然死守安定。如若放弃安定，夏人必然进逼郿县（今陕西眉县东北），况关中兵足以抗击晋军，何必自己削弱自己呢”。后秦主姚泓根据以上建议，决定采取两面作战的对策，既保卫西北的安定，防止胡夏的进击；也重点据守长安、洛阳、潼关、武关等重要城邑关隘，阻止晋军的西进。姚泓的这一作战决策，使后秦从战争的开始便处于战略上顾此失彼的被动境地。

东晋义熙十二年、后秦永和元年（公元416年）八月十二日，刘裕率军自建康出发，各路大军也相继按预定策划出动。

晋军攻取洛阳

九月，刘裕率军进至彭城（今江苏徐州）。督前锋诸军事的王仲德军先顺利打通了钜野泽被淤塞的旧河道，并在东郡凉城大破北魏军，收复凉城，进而攻克北魏占领的滑台，收复黄河东线。前锋王镇恶、檀道济军也进展顺利，自进入秦境以来所向皆捷。秦将王苟生以漆丘（今河南商丘以北）降于王镇恶军；徐州刺史姚掌以项城（今河南沈丘）降于檀道济军；后秦新蔡（今河南新蔡）太守董遵坚守城邑不降，檀道济攻克该城，将董遵斩杀，旋即攻克了重镇许昌（今河南许昌东），俘获颍川太守姚垣及大将杨业。与此同时，建武将军沈林子军，自汴水进入黄河，襄邑（今河南睢县）董神虎率领1000多人响应晋军。沈林子随即与他共攻仓垣（今河南开封北），攻克了该城，后秦兖州刺史韦华降服。

十月，晋军进占了阳城（今河南登封东南）、荥阳（今河南荥阳东北）。王镇恶、檀道济两军旋即会师于成皋（今河南荥阳西北汜水镇）。后秦镇守于洛阳的征南将军姚洸，见晋军逼近，派人至长安求救。后秦主姚泓命越骑校尉阎生率骑兵3000、武卫将军姚益南率步兵1万增援洛阳，并令并州牧姚懿自蒲阪（今山西永济西）进屯陕津（今山西平陆东南，即古茅津渡），以为声援。此时，宁朔将军赵玄向姚洸建议说：“今晋寇益深，人情骇动；众寡不敌，若出战不捷，则大事去矣。宜摄诸戍之兵，固守金墉不下，晋必不敢越我而西，是我不战而坐收其利也。”姚洸的司马姚禹及主簿阎恢、杨虔皆妒恨赵玄，便暗中与檀道济相通，极力反对赵玄的建议，并怂恿姚洸分兵防守各地。姚洸中计，派赵玄分兵1000前往防守柏谷坞（今河南偃师东南），以广武将军石无讳东至巩城（今河南巩县西南）防守。继之，成皋、虎牢（今河南荥阳西北）皆降于晋军，王镇恶、檀道济、沈林子等军由成皋顺利西进。石无讳进至石关（今河南偃师西），得悉晋军已至，便退兵洛阳；赵玄与晋军战于柏谷坞，兵败战死。十月二十日，檀道济军逼近洛阳，二十二日姚洸出城降晋。檀道济俘秦军4000多人。此时后秦越骑校尉阎生和武卫将军姚益南正率部赶赴洛阳途中，得知洛阳失守，不敢再向前进。

晋军夺取潼关

刘裕原先命令前锋军攻取洛阳，且待后续主力到达之后再继续西进。但王镇恶等见后秦内乱纷起，潼关守军薄弱，便当机立断，不待刘裕大军到达，分兵两路西进。一路王镇恶军至渑池（今河南洛宁西），派部将毛德祖进攻秦弘农太守尹雅，于蠡吾城（今河南洛宁西），生擒尹雅，王镇恶军迅速进抵潼关（今陕西潼关北）城下。另一路檀道济、沈林子部，自陕（今河南陕县）北渡黄河，向蒲阪（今山西永济西）进攻。后秦河北太守薛帛逃往河东，檀道济等军进攻蒲阪，被守将后秦并州刺史尹昭击退，檀命别将再攻匈奴堡，又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5万防守潼关，又命姚驴率部增援蒲阪。沈林子认为，蒲阪城池十分坚固，兵力众多，难以很快攻取；王镇恶孤军于潼关，不如南下与王镇恶合军攻打潼关，潼关既破，尹昭不攻自溃。檀道济同意沈林子的意见，遂引军自蒲阪南下。三月檀道济、沈林子军到达潼关。姚绍率兵出战，檀道济、沈林子将秦军击败，斩俘秦军1000多人。姚绍退兵定城（陕西潼关西30里），凭险据守，告诉众将说：“檀道济等兵少势弱，孤军深入。敌只能坚守城池，以待后援。我分兵断其粮道，当可将敌坐擒。”于是，便派将军姚鸾截断大路，以阻止晋军的粮运。

姚鸾先派将军尹雅与晋军战于潼关之南，被晋军战败生擒。三月初四日，沈林子乘夜率勇锐士卒偷袭姚鸾军营，杀姚鸾及秦军数千人。姚绍又派姚赞屯兵于河上，欲断晋军水运。沈林子再率军进击，姚赞兵败，逃回定城。此时，秦将薛帛举河曲降晋，不久，晋军给养不继，军心浮动，全军顿兵坚城，不得前进，军中纷纷提议撤军东归。此时，将军沈林子按剑怒斥说：“今许、洛已定，关右将平，事之成败，系于前锋。且大军尚在远方，敌军兵众气盛，想要撤军，也难以安全退走。我决心单独率部继续完成受领的使命。”王镇恶等人遂镇定下来，派出使者驰告刘裕，请求速派援军，运送军粮。使者晋见刘裕，刘裕以魏紧跟于黄河北岸并进，威胁重大，而拒绝派兵增援。王镇恶等于是亲至弘农（今河南灵宝北）动员民众，捐献军粮，才解了缺粮之危，军心趋于安定。四月，姚绍再次命长史姚治、宁朔将军安鸾、护军姚墨蠡、河东太守唐小方率2000人屯守河北的九原，企图再断晋军粮道，又被沈林子击败。姚治、姚墨蠡、唐小方均被斩首，其全军几乎丧尽。姚绍听说姚恰等人兵败身亡，悲愤已极，发病呕血，将兵权交予东平公姚赞之后死去。旋即，姚赞率兵偷袭沈林子军，又被沈林子击败，双方形成相持局面。

刘裕亲率大军于义熙十三年（公元417年）正月离开彭城（今江苏徐州），自淮水、泗水进入清河。三月初八，刘裕以左将军向弥率部分兵力屯于黄河重要渡口碻璈（今山东东阿西北），自率大军进入黄河；魏军为防止晋军于黄河北岸上陆向魏进击，也以数千骑兵沿黄河北岸跟随刘裕军西行，凡漂流至北岸的晋军人员，均被魏 军擒杀。刘裕数次派兵上岸攻击魏，刚一登岸， 魏军便逃离岸边。为击败魏军的袭扰，刘裕命数千勇士，车百乘，由丁旿和宁朔将军朱超石率领，携带强弓利箭，登上黄河北岸，结成“却月阵”。魏军立即前来进攻，魏将长孙嵩率骑兵3万四面围攻晋军。晋军拼力死战，魏军被利箭射杀者甚众，死尸堆积遍地，魏将阿薄干被斩，魏兵败退走。朱超石率宁朔将军胡藩、宁远将军刘荣祖追杀，又斩俘1000多人。四月中旬，刘裕进至洛阳，为防止魏军的袭击，在洛阳停军两个月，部署后方的防卫。七月，刘裕进至陕地（今河南三门峡），将军沈田子、傅弘之进入武关（今陕西商县南），后秦守将逃走。沈田子等军进占青泥，后秦命给事黄门侍郎姚和都屯兵于峣柳（今陕西商县西北），阻击沈田子军。

峣关激战和攻克长安

八月，刘裕大军进至阌乡（今陕西潼关东）。刘裕顾虑沈田子等军力薄弱，为使其更好地牵制和吸引秦军兵力，便派将军沈林子率军前往支援。此时，沈田子等正准备攻击峣柳。后秦主姚泓本欲率军迎击刘裕军于潼关定城，但顾虑沈田子等军突袭其侧背，于是决定先率军消灭沈田子军，然后再倾全国之军迎击刘裕的主力大军。八月，姚泓所率数万骑兵，突然进至青泥（在峣柳附近）。沈田子得知姚泓率大军而来，欲乘秦军刚刚到达，向其攻击。傅弘之认为敌众我寡，不应出击。沈田子说：“兵贵用奇，不必在众。且今众寡相悬，势不两立，若彼结围既固，则我无所逃矣。不如乘其始至，营陈未立，先薄之，可以有功。”于是，决定先率自己本部兵马向敌攻击，傅弘之跟随于后。沈田子军被秦军重重包围，沈田子激励士卒奋力拼杀，大败秦军，斩秦军1万多人。姚泓率败军退返长安。当沈林子军到达峣柳时，姚泓军即已退走，于是，沈田子与沈林子合军共追秦军。关中许多郡县见姚泓兵败，暗中纷纷降于晋军。

八月初二，刘裕到达潼关，即以朱超石为河东太守，命其与振武将军徐猗之于河北会合薛帛，共攻重要战略渡口蒲阪（今山西永济西）。后秦平原公姚璞与姚和都击败晋军，斩了徐猗之，朱超石逃回潼关。此时，王镇恶请求率领水军从黄河入渭水，逼向长安。刘裕采纳了他的建议。王镇恶军出发后，正值后秦恢武将军姚难由香城（今陕西大荔东）率军西撤，王镇恶跟踪追击。姚泓率兵由霸上到达石桥（长安城洛门东北），接应姚难；以镇北将军姚疆和姚难合兵守卫泾上（今陕西高陵境），迎击王镇恶军。王镇恶命将军毛德祖率部攻击，将秦军击败。姚疆战死，姚难逃回长安。东平公姚赞得知晋军迫近长安，便率军由定城退往郑城（今陕西华县）。刘裕大军随之逼近。后秦主姚泓见长安危急，自己尚有数万军队，可以抗击晋军。遂令姚丕军防守渭桥（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），姚泓自己率军守卫逍遥园（长安城西）。

八月二十三日，王镇恶乘蒙冲小舰进至渭桥，弃船登岸。当时，由于渭水湍急，大部舰船皆被冲走。王镇恶乘势激励部众说：“吾属并家在江南，此为长安北门，去家万里，舟楫、衣粮皆已随流。今进战而胜，则功名俱显；不胜，则骸骨不返，无他歧矣，卿等勉之！”于是，身先士卒，率军进击姚丕军。姚丕战败，姚泓率兵来救，与姚丕败兵互相践踏，也不战而溃。姚谌等皆战死，姚泓单骑逃回宫内。王镇恶军由平朔门（长安北门）攻入长安城，姚泓与姚裕率数百骑逃奔石桥。东平公姚赞得知姚泓兵败，率众往救，士众皆溃逃。八月二十四日，姚泓率群臣至王镇恶军营投降，至此，后秦便宣告灭亡。

东晋刘裕镇压了卢循、徐道覆农民起义军，不久，便发十数万大军，水陆并进，经1年的征战，将建国33年的后秦一举击灭。虽然灭秦之战是两国之间统治阶级争夺霸权的斗争，但后秦的灭亡，客观上又将中国北方的统一向前推进了一步。

东晋取得击灭后秦作战的胜利，除了其顺应历史的发展、符合人民要求统一的愿望、具有较强的经济和军事实力之外，最重要的还决定于两个方面的因素。

后秦的政治败落

后秦自姚兴晚年起，国内民族矛盾、社会阶级矛盾和其统治集团内部的矛盾日趋尖锐激烈，人心浮动，内乱纷起，力量的内耗相当惊人，几乎已达不攻自破的地步。当晋军已进占洛阳，后秦姚懿突然起兵自立为帝，欲东攻长安，除去秦主姚泓，迫使姚泓不得不调动大军对付姚懿。正在后秦主姚泓面对“内外危迫”的困境、“群臣相泣”、满朝百官束手无策之时，后秦征北将军齐公姚恢又率安定镇户3.8万起兵，逼向长安。姚泓又不得不急调其前线主将东平公姚绍弃当面晋军于不顾，回军西向，北击姚恢。后秦在这种内乱迭起、外部又有西秦进逼于西、大夏袭扰于北极端被动的战略态势之下，自然难以抵挡强大晋军的进攻。

秦军战略指导犯了两面作战等一系列错误

后秦面对强大晋军的进攻，东平公姚绍提出的迁移安定镇户，充实京师长安可得精兵10万，以全力对付晋军的建议，不失为正确的战略对策，但却为秦主姚泓所拒绝。这样，后秦从战争开始便使自己陷于两面应付、顾此失彼的被动态势之中。交战中，后秦主姚泓本应亲率大军，阻晋军于定城、潼关以东，但他却为晋军一路偏师沈田子军所吸引，轻率地决定率数万大军向峣柳迎击，使这支相当可观的战略机动力量毁于一旦。秦军具有战略头脑的决策人物之一的姚绍，在2个月内两次平定内乱，统率大军机动于长安和潼关前线，无疑显示了他相当出色的战略指挥才能。但是，他在3次组织切断晋军粮道这一至关重大的作战行动时，却因策划不当、使用兵力过少而失利。凡此种种，都在战略上造成了后秦军不可逆转的颓势。

与后秦军的战略指导相比，东晋则表现得计高一筹。首先它在战争时机的选择上，选在了后秦政局不稳，人心动荡，统治集团争立仇杀，且外有西秦、大夏交侵之际；其二它水陆并进，主次配合，使振武将军沈田子和建威将军傅弘之兵出武关的牵制之师，起了吸引和消灭后秦战略机动力量的重大作用；其三它巧妙处理了借道北魏，阻止了其南下援秦的行动，即使自己摆脱了两面作战的危机，又置后秦于孤立无援的困境。在当时那种诸国纷争、斗争形势变幻无常的恶劣战略环境中，东晋悬军远征，筹划得心应手，挥洒相当自如，实属难能可贵。这使其占尽了主观指导的优势，争得了战争全程的主动地位，成为战胜后秦的重大因素。

刘裕发动的北伐后秦之战，战争规模之大，远超此前的任何一次北伐。而且取得的胜利是巨大的，是中国割据时代，由南方政权北伐中少数成功收复故都，取得最大成果的北伐之一，后关中虽失去，但西自潼关东至青州，约即现今的陕西东部，河南全境，山东全境成为南朝的疆土。后来宋魏间战争，多在这些土地上进行，使长江流域得到较为长期的安静。

司马光叙述刘裕北伐成功后匆忙东归，关中复失时，大发感叹：“惜乎，百年之寇，千里之土，得之艰难，失之造次，使丰、鄗之都复输寇手。荀子曰：‘兼并易能也，坚凝之难。’信哉！”。不像司马光只是大发感叹，王夫之也表达了他所认为的长安得而复失的原因：“刘裕灭姚秦，欲留长安经略西北，不果而归，而中原遂终于沦没。史称将佐思归，裕之饰说也。……夫裕欲归而急于篡，固其情已”。但王夫之仍然肯定了“裕之北伐,非徒示威以逼主攘夺，而无志于中原者，青泥既败，长安失守，登高北望，慨然流涕，志欲再举”；他还将刘裕与曹操相比较，称其用人虽有不足，而“为功于天下，烈于曹操”，显然也包括了对刘裕北伐成功的肯定。

吕思勉则认为刘裕急急篡位的说法只是史家附会王买德的话 说：“宋武代晋，在当日，业已势如振槁，即无关、洛1之绩，岂虑无成？苟其急于图，篡平司马休之后，迳篡可矣，何必多伐秦一举？武帝之于异己，虽云肆意翦除，亦特其庸中佼佼者耳，反之子必尚多。刘穆之死，后路无所付托，设有窃发，得不更诒大局之忧？欲攘外者必先安内，则武帝之南归，亦不得訾其专为私计心也。义真虽云年少，留西之精兵良将，不为不多。王镇恶之死，在正月十四日（应为十五），而勃勃之图长安，仍历三时而后克，可见兵力实非不足。长安之陷，其关键，全在王修之死。义真之信谗，庸非始料所及，此尤不容苟责者也。”

刘裕两次北伐，前后灭南燕，破北魏，亡后秦，收复山东，河南，关中等地，光复洛阳、长安两都，后长安虽在一年多后得而复失，但黄河以南已尽入南朝版图，开创六朝版图最大的一个时代，也是最鼎盛的一个时代，“十并天下，而有其八”，江淮流域得到保障。为刘宋永初和元嘉年间，休养生息，出现“元嘉之治”的局面提供北部疆域的屏障，是中国历史上取得较大成果和有重大历史意义的北伐。唐代史学家朱敬则称赞此次北伐：“西尽庸蜀，北划大河。自汉末三分，东晋拓境，未能至也。”