宋国派南兖州刺史檀道济会同冀州刺史王仲德，出师东援；庐陵王刘义真这时也派龙骧将军沈叔狸，率军支援。
这场战争一直持续到第二年，最终魏将于栗在奚斤部队的配合下突破了窦晃的防线，大败窦晃，直逼金墉城。据守金墉和洛阳的河南太守王涓之听说魏军来了，弃城而逃。魏军不战而得金墉、洛阳。于栗被拓跋嗣任命为豫州刺史，镇守洛阳。这时，魏军得以抽出所有兵力集中到虎牢关那里猛攻，虎牢关越加吃紧，奚斤、公孙表等部日夜猛攻，魏军的后继部队源源不断。毛德祖拼命抵御，并挖通六条地道，夜里从地道中出来偷袭魏军，将魏军击退。但魏军被击退并不乱阵脚，毛德祖又不敢追击迫敌决战，只能占了便宜后迅速回城。所以魏军很快又重新集结攻城。
毛德祖又用了一个反间计，假装和公孙表通信，却故意让奚斤看到。奚斤查获书信后，立刻密报拓跋嗣，正巧太史令王亮和公孙表有矛盾，便借这个机会向拓跋嗣说了公孙表的许多坏话。拓跋嗣于是迅速派了钦差大臣，飞驰到公孙表的营中，把公孙表给勒死了。
公孙表本是一员勇将，他一死，毛德祖便减轻了许多压力，虎牢关竟然因此又守了三四个月。
在山东方面，拓跋嗣命令叔孙建急攻东阳城，又任命刁雍为青州刺史，命令他率部协助叔孙建攻城。刁雍就是被刘裕杀掉的前豫州刺史刁逵的同族，刁逵被杀后，刁氏全族被杀。只有刁雍逃到后秦，后秦灭亡后又逃到魏国。
东阳守吏竺夔一共只有两千来人，他先派人把所有的庄稼都收割了，然后守城不出。魏军进入青州后，因为不能就地筹粮等待后勤补给，浪费了一些时间。济南太守桓苗趁这段时间赶到东阳城，与竺夔合兵一处共同守城。
魏军不惜代价地强攻，多次造成险情，并且有一次已经攻塌了一段城池，竺夔和桓苗在城缺口拼命抢堵，用尸体填埋缺口，总算击退魏军。这时魏军中流行起瘟疫，有一大半士兵染病。叔孙建要退兵，刁雍极力要求继续进攻。正在争执时，宋军的援军檀道济部到了，魏军遂迅速撤退。
檀道济是扔了辎重急行军，到了东阳城时粮草已尽，士兵们也饿了一天了，所以也不能追击魏军，便留在东阳城修筑城防。
魏军在东部无法前进，而且碰到了宋军主力，只好把进攻重点全部集中在西边，集中了更多的兵力强攻虎牢关。拓跋嗣亲自在军中督战。
虎牢关已经被围七个多月，每天都在打仗，士兵已经死伤大半，在魏军前仆后继的强攻下，虎牢关在十多天后被攻破。但毛祖德已经事先在城内又修了三重城，魏军本来以为成功了，却见眼前又有一重城墙，只好又拼命往里攻。攻了一重又一重，攻到第三重时，宋军檀道济部已经兵至湖陆（今河南焦作），刘粹来到项城，沈叔狸一部则在高桥（今江苏东海东北）。檀部被魏兵阻住，而刘部和沈部则因畏惧魏兵强盛，不敢与之决战。魏军得以从容攻破虎牢关，参军范道基率二百人突围南逃，毛德祖被俘后受到很好的待遇，但因伤重而死。虎牢关被攻破后，司、兖、豫三州诸郡县（大约为河南省全境和山东省西部）全部为北魏占有。
拓跋嗣本来还想乘胜南征，但也因为身体原因，不得不罢兵回都。他回到平城后很快病死，太子拓跋焘继位。拓跋焘听从丞相崔浩的话，停止战争，休兵养民。宋军连打败仗，也失去了反攻信心。两国遂罢兵。
拉锯战
宋国丢失了大片土地，这让当年跟着刘裕打江山的这帮将臣很是窝心，但皇帝刘义符倒没觉得有什么，照玩不误。这引起了下面这帮老将老臣的不满。徐羡之、傅亮和谢晦三人虽然掌握朝纲，但他们更想要的是一个能带领宋国一统天下的明君，而不是一个大权旁落，只知玩乐的昏君。于是，三个人和太后商量要废掉刘义符。但废掉刘义符后会出现一个问题，那就是更让他们难受的刘义真会名正言顺地成为皇帝。刘义真就是当年丢掉长安的那一位，后来又因为夸夸其谈，被刘裕认为不能担当未来天子的重任。而且这个人建立私党，拉拢有自己的一批人，根本不把这帮老臣们放在眼里。也就是说如果刘义真当上皇帝，这帮老臣都将被打击下台。于是在废掉刘义符之前，他们先一齐攻击刘义真，以“潜怀异图”、“讪主谤朝”的罪名将刘义真废为庶人，送到新安郡监视居住。后又派人把他勒死。
除掉刘义真后，三个人通过太后发动兵变，废掉刘义符，拥立刘裕的三子刘义隆为帝，刘义隆时年十七岁。刘义符被废为营阳王，徙往吴郡，在路上又被徐羡之派人杀死，时年一十九岁。
徐羡之、傅亮和谢晦把这一切都干完之后，突然后怕起来。废帝、杀帝，这是历代权臣才会做的事。刘义隆和他们并不怎么亲近，拥立刘义隆的事也并非是刘义隆的意愿。如果刘义隆要计较起来，他们三个就是每个人长九个脑袋也不够砍的。
傅亮决定面对现实，刘义隆要算后账，他也认了；徐羡之则心存侥幸，他问傅亮刘义隆可以和历史上哪个皇帝相比。傅亮说可以和晋文帝司马昭、晋景帝司马师（司马炎的伯父）相比。徐羡之说，既然皇帝是个明君，那一定能理解我们的一番苦心。傅亮回答他说：“那也未必。”谢晦则请调为荆州刺史，并且暗中把所有自己用过的旧兵和部将都调到荆州，以防不测。
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