，尚书长孙真赶赴马头（今安徽怀远），楚王拓跋建赶赴钟离（今安徽凤阳），高凉王拓跋那从青州赶赴下邳（今江苏邳州），太武帝亲自从东平（今山东东平）赶赴邹山（今山东邹城）。

十一月初五（辛卯日），北魏太武帝抵达邹山，刘宋鲁郡太守崔邪利被北魏军活捉。太武帝看到秦始皇留下的石刻，派人把石刻推倒，用“太牢”（牛、羊、猪各一头）祭祀孔子。

北魏楚王拓跋建从清水西进，驻守萧城（今安徽萧县）；步尼公从清水东进，驻守留城（今江苏沛县东南）。武陵王刘骏派参军马文恭领兵赶赴萧城，江夏王刘义恭派军主嵇玄敬领兵赶赴留城。马文恭被北魏军击败。步尼公遇到嵇玄敬后，领兵赶赴苞桥（今江苏沛县西），想渡到清水西岸；沛县百姓烧毁苞桥，夜里在树林中击鼓，北魏军以为刘宋大军赶到，争相渡苞水（清水支流），淹死的人将近一半。

朝廷下诏任命柳元景为弘农太守。柳元景派薛安都、尹显祖先领兵到陕城（今河南三门峡）与庞法起等人会合，自己在后方督办粮草。陕城地势险要坚固，各路军队攻打不下。北魏洛州刺史张是连提率领两万士兵越过崤山（今河南洛宁西北）救援陕城，薛安都等人与北魏军在陕城南交战。北魏军出动冲锋骑兵，刘宋军抵挡不住；薛安都大怒，摘下头盔、脱下铠甲，只穿深红色无袖铠甲，战马也卸去防护装备，瞪着眼睛横持长矛，单枪匹马冲入北魏军阵。他所到之处无人能挡，北魏军两面射箭却射不中他。这样冲杀了好几次，杀死杀伤的北魏军数不胜数。

恰逢日落，刘宋别将鲁元保领兵从函谷关赶到，北魏军才撤退。柳元景派军副柳元怙率领两千步兵骑兵救援薛安都等人，夜里抵达，北魏军没有察觉。第二天，薛安都等人在陕城西南列阵。曾方平对薛安都说：“现在强敌在前，坚城在后，今天就是我们决死的日子。你要是不进攻，我就杀了你；我要是不进攻，你就杀了我！”薛安都说：“好，你说得对！”于是两军交战。柳元怙领兵从南门击鼓呐喊直冲而出，旌旗招展，北魏军十分震惊。薛安都奋勇冲锋，鲜血凝结在肘部，长矛折断了，换了一根再冲进去，各路军队一同奋战。从清晨到午后，北魏军大败，斩杀张是连提及将士三千多人，其余北魏军跳进黄河、壕沟淹死的很多，两千多人投降。

第二天，柳元景抵达陕城，责备投降的北魏士兵说：“你们本来是中原百姓，现在却为北魏尽力，战败才投降，为什么？”投降的人都说：“北魏逼迫百姓打仗，后出发的人要被灭族，用骑兵逼迫步兵前进，没开战就先死了，这是将军您亲眼所见的。”将领们想把投降的人全杀了，柳元景说：“现在王师向北进军，应当让仁爱的名声先传播开。”于是把投降的人全部释放遣送，他们都喊着“万岁”离去。十一月初八（甲午日），刘宋军攻克陕城。

庞法起等人进攻潼关（今陕西潼关），北魏守将娄须弃城逃走，庞法起等人占据潼关。关中豪杰四处起兵响应，各地山区的羌人、胡人也都前来归附。

宋文帝因王玄谟败退、北魏军深入境内，认为柳元景等人不宜单独进军，下令将他们召回。柳元景派薛安都断后，领兵返回襄阳。朝廷下诏任命柳元景为襄阳太守。

北魏永昌王拓跋仁攻打悬瓠（今河南汝南）、项城（今河南沈丘），攻克两城。文帝担心北魏军进攻寿阳（今安徽寿县），召刘康祖领兵返回。十一月十七日（癸卯日），拓跋仁率领八万骑兵在尉武（今安徽寿县西）追上刘康祖。刘康祖有八千士兵，军副胡盛之想凭借山险从小路撤退，刘康祖发怒说：“我们到黄河边寻找敌人，却没见到；现在敌人自己送上门来，怎么能躲避！”于是把战车连起来组成营垒前进，向军中下令：“敢回头观望的斩首，敢后退的斩脚！”

北魏军从四面进攻，刘宋将士都拼死作战。从清晨到傍晚，杀死北魏军一万多人，鲜血漫过脚踝，刘康祖身上受伤十处，斗志却更旺盛。北魏军把兵力分成三部分，轮流作战、休息。恰逢日落时刮起大风，北魏军用骑兵驮着草焚烧刘宋军营，刘康祖随时修补营垒缺口。一支流箭射穿刘康祖的脖子，他坠马而死，残余士兵无法再战，于是溃散，北魏军追击，几乎把刘宋军全部杀光。

南平王刘铄派左军行参军王罗汉率领三百人驻守尉武。北魏军赶到，士兵想向南依靠低矮的树林固守，王罗汉因受令驻守此地，不愿离开。北魏军进攻并活捉了他，用铁链锁住他的脖子，派三郎将（北魏低级武官）看守；王罗汉夜里砍杀三郎将，抱着铁链逃奔盱眙（今江苏盱眙）。

北魏永昌王拓跋仁进逼寿阳，焚烧劫掠马头（今安徽怀远）、钟离（今安徽凤阳），南平王刘铄环城固守。

北魏军驻守萧城，距离彭城（今江苏徐州）十多里。彭城兵力虽多，但粮食不足，太尉江夏王刘义恭想放弃彭城向南撤退。安北中兵参军沈庆之认为历城（今山东济南）兵少粮多，提议用“函箱阵”（战车组成的方阵）前进，派精兵在外侧护卫，护送刘义恭、刘骏两位亲王及王妃、公主直奔历城；分兵给护军将军萧思话，让他留守彭城。太尉长史何勖则想弃城逃往郁洲（今江苏连云港东），从海路返回京城。刘义恭撤退的决心已定，但两种方案争论了一整天没定下来。

安北长史、沛郡太守张