义熙五年（409年）正月，南燕帝慕容超嫌宫廷乐师不够，欲对东晋用兵掠取。二月，慕容超进击东晋宿豫（今江苏宿迁东南），掠走百姓2500人。刘裕为抗击南燕，外扬声威，于四月自建康（今南京）率舟师溯淮水入泅水。

南燕鲜卑人恃勇轻敌，对晋军进入其境不以为虑。

  慕容超没有采纳征虏将军公孙五楼“凭据大岘山（今山东沂山）之险，使晋

军不能深人”或“坚壁清野”、“断晋粮道” 之良策。

六月，刘裕未遇抵抗，过莒县(今属山东），越大岘山。晋军进抵临朐南，慕容超派精骑前后夹击。刘裕采纳参军胡藩之策，遣胡藩及珞议参军檀韶、建威将军向弥率军绕至燕军之后，乘虚攻克临朐。

  之后，刘裕纵兵追击，大败燕军，段晖等十余将被斩。慕容超逃还广固。刘裕乘胜追击北上，攻克广固外城。慕容超退守内城。慕容超被困于广固内城，先后遣尚书郎张钢、尚书令韩范，驰往后秦求援。

七月，后秦主姚兴派卫将军姚强率步、骑兵一万，与洛阳（河南洛阳东北）守将姚绍汇合，统兵共救南燕。

  不久，姚兴被夏主刘勃勃击败于贰城（今陕西黄陵西北），遂令姚强撤周长安（今西安西北）。慕容超久困于广固，不见后秦援兵，欲割大岘山以南与东晋为条件，称藩于东晋，刘裕不允。

六年（410年）二月，南燕贺赖卢、公孙五楼率军挖地道出击晋军，被击败，退回内城。

  刘裕乘机四面攻城，南燕尚书悦寿打开城门迎降，晋军攻入广固内城。慕容超率数十骑突围而走，被晋军追获，送至建康斩首，南燕亡。