闰月，府内大将骆冰谋划叛乱，将要被抓时，独自逃走，刘裕追上去斩了他。当初桓玄战败，因为桓冲的忠贞不贰，给他的孙子取名为桓胤。到此时骆冰谋划让桓胤称帝，与东阳太守股仲文暗地勾结。刘裕于是斩杀了殷仲文以及他的两个弟弟。此时，桓玄的残党余孽。都被处死了。
义熙四年(公元408年)正月，天子召刘裕入朝辅佐，加封为侍中、车骑将军、开府仪同三司、扬州刺史、录尚书，照旧担任徐兖二州的刺史。刘裕上书解除了兖州剌史一职。
当初，燕王鲜卑人慕容德在青州僭越称帝，他死后，他哥哥的儿子慕容超继位，先后多次在边境制造祸患。义熙五年(公元409年)二月，在淮河以北大肆掠夺，俘虏了阳平太守刘千载、济南太守赵元，掠走一千多家。三月，刘裕发布北讨的檄文。四月，水师从京师出发，沿淮河进入泗水。五月，到下邺，留下舰船辎重，用步兵进攻琅琊郡。每过一处都筑城派兵留守。戍守梁父、莒城的鲜卑人都逃跑了。
慕容超听说晋军即刻将至，他的大将公孙五楼劝说：“应占据大岘，割掉粟苗，坚壁清野等待敌军，晋军远道而来没有粮草，想交战又不能，一、二十天之后，就可折断刑杖鞭笞他们了。”慕容超不听，说：“敌军远道而来，肯定不能长久有战斗力，一旦引他们过了大岘，我用精锐的骑兵去攻打，不用担心击不败他们，哪用得着先毁庄稼，示弱于人呢。”在刘裕即将出兵时，谋士们认为，鲜卑人听说大军去讨伐他们，一定不敢迎战，如果不截断大岘，就会坚守广固，割粟苗坚壁清野，来断绝三军的粮草，这样不只是很难成功，而且还会回不来。刘裕说：“这件事我考虑成熟了，鲜卑人贪婪，贪图眼前小利，他们舍不得粟苗。认为我们孤军深入，不能长久作战，只能进驻临朐，退守广固。我军一旦进入大岘，将士们就没有后退的想法，带领怀有必死之心的军队，对付怀有野心的叛逆，何愁不成功!他们不能坚壁清野牢固死守，是替各位保护财产。”刘裕已经进入大岘，用手指着天说：“我们大功告成了。”
六月，慕容超派遣五楼和广宁王贺赖卢首先占据了临朐城。听说晋朝大军到了，留下年老的瘦弱的士兵守广固，其余的全部出击。临朐有一条巨蔑河，离城四十里。慕容超告诉五楼：“赶快去占领它，晋军得到了水源，就很难击败了。”五楼率骑兵急进。晋龙骧将军孟龙符率领骑兵打先锋，急驰争夺巨蔑河。五楼败退。晋军稳步地前进。战车四千辆，分为左右两冀，成方阵徐徐前行，车子全部蒙上青布。驾车的人手持长槊。又把轻骑兵作为机动部队。军令严肃，队伍整齐。在离临朐几里的地方，燕军精锐的骑兵一万多人，先后到达，刘裕命令兖州刺史刘藩、刘藩弟并州刺史刘道怜、谘议参军刘敬宣、陶延寿、参军刘怀玉、慎仲道、索邈等，合力攻打。将近未时，刘裕派谘议参军檀韶直奔临朐。檀韶率领建威将宰向弥、参军胡藩急驰前进，当天攻下临朐城，砍断燕军牙旗，全部缴获慕容超的辎重。慕容超听说临朐城已被攻克，带领大军逃走，刘裕亲自带兵追赶，燕军狂奔不停。慕容超逃到广固。
第二天，东晋大军进逼广固城，立即攻外城，慕容超退守内城。并且筑长长的壁垒来守卫它，壁垒高三丈，外面三道壕沟穿插其间。停泊长江、淮河上的船只，将粮食屯集在齐地。刘裕安抚接纳归顺的士兵，汉族人和少数民族人都很高兴，士兵们都信任他。
七月，天子下诏加封刘裕为北青、冀两州刺史。慕容超的大将垣遵、他的弟弟垣苗都率领士兵来归顺晋朝。刘裕准备制造攻城的器械时，守内城楼上的燕兵说：“你们没有得到张纲，怎么能够制造出来呢!”张纲，南燕国的尚书郎，他擅长奇技。碰巧慕容超派张纲向后秦国姚兴称臣求援，请求派兵救助。姚兴假装答应他，而实际上害怕晋军，不敢派兵。张纲从长安返回，泰山太守申宣俘虏了他并送给晋军。刘裕于是让张纲坐在楼车的顶端，让城内人看到，城里人没有不感到大惊失色的。于是让张纲大规模制造攻城器具。慕容超没有得到救援，张纲反而被俘虏了，变得担心害怕了，于是请求作晋的藩国，请求剖地以大岘为界，进献马匹一千只。刘裕不答应，围攻城池更加厉害。黄河以北的百姓带武器粮食来投奔的，日以千计。
录事参军刘穆之。谋略过人，刘裕让他充当首席谋士，每次有举动都向他咨询。当时姚兴派使者告诉刘裕说：“慕容超素与我相邻友好，现在因为处境艰难向我求援，我当派精骑兵十万，径直占据洛阳。晋军如果还不后退，我就命令铁骑长驱直入。”刘裕大声地告诉后秦使者：“你告诉姚兴，我平定南燕之后，停战三年，就去平定关中、洛阳。现在自己送上门来，就快些过来吧。”刘穆之听说有后秦的使者，迅速赶来，然而刘裕已经打发他走了。刘裕把姚兴的话以及他的回答，详细地告诉了刘穆之。刘穆之忧虑地对刘裕说：“平常事情不论大小，都让我先考虑一下。这件事应该好好地考虑，为什么那么仓猝地答覆呢。你答覆姚兴的言辞，不能威慑敌人，反会激怒他们。如果南燕还没攻克，后秦的援军突然到了，不知您怎么对付他们?”刘裕笑着说：“这是军机，所以不告诉你。兵贵神速，他们如果真的出兵救援，一定害怕我们知道，怎么可能先派遣使者呢。这是他们看到我军攻打南燕心里已经恐惧，说一些自我掩饰的话罢了。”
九月，天子加封刘裕为太尉、中书监，刘裕坚辞。十月。黄河以北归顺晋朝。张纲制造的攻城器械，设计奇巧，象飞楼木幔之类，莫不齐备。城上的火石、弓箭等守城工具，都没有用了。
义熙六年(公元410年)二月初五，攻下广固城，慕容超越城逃走，征虏贼曹乔胥俘获了他，杀南燕王公以下的、以及俘虏的人口一万多，马二千匹，押送慕容超回师，在建康街头斩首。
刘裕北伐之时，徐道覆还有伺机而动的野心，劝卢循乘虚而出，卢循没有听从。徐道覆就到番愚(广州)劝说卢循：“我们居住在南岭以南，难道真的只能限此一隅，只是因为打不过刘裕罢了。如今他在围攻固若金汤的广固城，不知什么时候才能攻下。乘此时，用归乡心切的将士，偷袭何无忌、刘毅的部队，成功易如反掌。不趁这一有利时机，如果刘裕平定南燕之后，稍稍休养生息，过不了一、二年，一定有檄文征讨你。如果刘裕亲自率军队到豫章，派遣精锐的部队越过南岭，即使将军再勇猛，恐怕也抵不住。现在这个机会，万万不可错过。如果占领了他们的都城，捣了他们的老巢，刘裕即使回师，也无能为力。”卢循听从了他的话，于是带兵越过了南岭。这个月，攻克了南康、庐陵、豫章三郡，各郡的郡守都弃职逃走。此时平定南燕的消息还未传到，天子派使者赶紧告诉刘裕，刘裕刚刚攻下南燕国，想在下邳休整，进而平定河、洛，但不久朝廷的使臣到了，当天就班师回朝。
镇南将军何无忌与徐道覆在豫章交战，晋军战败，何无忌被杀。朝廷内外非常震惊。朝廷想请晋帝渡江北上靠近刘裕的军队，不久得知起义军还未到，京城的人心稍稍安定。刘裕到了下邳，用船运载辎重。自己带领骑兵回师。到山阳。听说何无忌被杀，担心京城失守。于是日夜兼行，和几十个人到了淮河，向行人询问京城的消息。有人告诉他们说：“起义军还没有到，刘裕如果回来了，就不用担心。”刘裕很高兴，一个人乘船过江，径直赶到京口，京城的人心大为安定。四月初二日，刘裕回到京师，解除戒严。
抚南将军刘毅上书请求南征，刘裕写信给刘毅：“我以前常和起义军作战，知道他们的战术，他们近来又接连获胜，不可轻视。最好等我休整完毕，我们一同前往。”刘毅不听，率水师两万从姑孰出发。卢循北上，派徐道覆向寻阳进攻，自己进攻湘中的各郡。荆州刺史刘道规派兵到长沙迎战，被卢循打败。起义军直入巴陵，准备攻江陵。徐道覆听说刘毅率军沿江西上，派人报告卢循说：“刘毅的军队很强大，应该合力击败他。如果这次胜利了，夺取天下就没有什么问题了。根本安定了，就不用担心枝叶不平定。”卢循当天从巴陵出发，与徐道覆联手东下。另外有艚舰九艘，舰上有四层楼，高十二丈。刘裕因为南方诸郡失守，上书请求免职，皇上不允。五月，刘毅在桑落洲(今江西九江)被击败，弃船从陆路逃走，其余逃走不及的人。都被起义军俘虏。
卢循刚到寻阳时，听说刘裕已经回来了，不相信。击败刘毅的军队后，询问凯旋将士，都相顾失色。卢循想退回寻阳，占领江陵，占据两地来对抗晋朝廷。徐道覆认为应当乘胜追击，据理力争，商讨几天后，才被采纳。
刘毅失败的消息传来，朝廷内外动荡不安，此时北伐的军队才回到京师，大部分都受伤染病，京城的战士，不过数千。起义军已经攻破江、豫两镇，士兵十几万人。车船绵延百里。孟昶、诸葛长民担心起义军步步进逼，想保护天子渡长江北上，刘裕不同意，孟昶一再坚决请求。刘裕说：“现在重镇被占，强敌向腹地逼进，人心惶惶，没有长久的打算。如果天子北渡，那么就会土崩瓦解，长江以北又怎么去得了呢!假使能够渡江北上，也只不过暂时延缓一段时间罢了。现在士兵虽然少，还可以一战。如果京城被攻破，那么君臣同归于尽，假如厄运一定要降临，我必当以死来护卫社稷，横尸宗庙。实现多年以来以身报国的志愿，不逃到民间苟且偷生，我已拿定了主意，你不要再说什么!”孟昶害怕刘裕不能成功，就上书天子说：“刘裕北伐的时候。大家都不赞同，只有我赞同刘裕的行动。导致强敌乘机而入，社稷危急，这是我的罪过，现在我只有以死来谢罪天子。”把奏折封好后，就服毒自尽。
朝廷开始重金招聘守城勇士，投身效力朝廷的人，都委以京城的官职。征发老百姓修建石头城，建牙城戒备森严，当时有人主张分兵把守各要塞。刘裕认为：“敌众我寡，如果分兵驻守，敌人会摸清我们的虚实。况且一地失利，三军士气都会丧失，现在将军队集中在石头城，调遣起来机动灵活，既可以让敌人无法知道我军的人数，又可以集中力量。如果部队需要转移汇集，以后再说吧。”把军队转移驻扎在石头城，在淮河中设栅栏隔断了查浦。不久起义军大部队到了，刘裕分析说：“敌人如果在新事向前挺进，就锐不可挡，胜败就难以估量，如果停泊在西岸，那么就要成为我们的俘虏。”
徐道覆想在新事、白石两地上岸后焚船。卢循犹豫不决，总想考虑出万全之策，对徐道覆说：“我大军还未到，孟昶就闻风自杀，就大势来说。晋军在数日内就会溃败。现在急于决定胜负，既然不是必由之路，况且还要损伤士兵，不如按兵不动等他们自败。”刘裕此时登上石头城观察起义军，开始看到他们向新亭方向进军，环顾在右，脸都变了色。不久起义军的舰只回头停泊在蔡洲。徐道覆还想前行，卢循阻止了他。此时，晋军陆续到京师附近集结，整修越城，修筑查浦、药园、廷尉三个堡垒，都派重兵把守。冠军将军刘敬宣驻守京城北郊，辅国将军孟怀玉驻扎丹阳郡西部。建武将军王伸德驻守越城，广武将军刘怀默驻扎建阳门外。还派宁朔将军索邈率领鲜卑人的虎班铁骑一千多匹，都披上无彩的绸缎，从淮河以北赶到新事。卢循派十几只舰船排除石头城前栅栏，刘裕命令用神弩射击，起义军的舰船都被毁坏了，卢循于是下令停止攻栅栏。偷偷地派兵在南岸埋伏，派一些年老体弱的士兵坐在船上向白石城进发。刘裕担心起义军从白石城上岸，于是率领刘毅、诸葛长民从北面出击，留下参军徐赤特守卫南岸，命令他死守不要轻举妄动。
刘裕带兵走后，起义军火烧查浦后上岸，徐赤特的守军被打败，战死失踪的有一百多人。徐赤特丢下余部，坐小船渡过淮河，卢循就率领几万人屯扎在丹阳郡。刘裕急忙率领军队回来援救。大家担心起义军过了江，都认为刘裕应当从小路回城避免遇敌。刘裕先前已分兵一路回到石头城，大家都不知道。让战士们休息，吃饱喝足之后，在南塘严阵以待。因为徐赤特违抗军令，处以斩首。刘裕还命令参军褚叔度、朱龄石率精兵一千多人渡过淮河。起义军几千人，都手握长刀和短兵器，精制的盔甲在太阳下闪光，跳跃着蜂拥而进。朱龄石所带的士兵大多是鲜卑人，善于徒步长矛作战，并且布阵以待。起义军的短兵不能敌，死伤了几百人。退走。在日落时，晋军也退回了。刘毅被打败后，豫州主簿袁兴国反叛晋朝，占据历阳响应起义军。琅琊郡的内史魏顺之派大将谢宝讨伐并斩杀了他。豫州司马袭击谢宝，魏顺之不去救援反而撤退，刘裕愤怒，杀了魏顺之。魏顺之，是魏咏之的弟弟。这样，有功的将领都受到震动，不敢不听从命令。
六月，天子又加封刘裕为太尉、中书监，还授给黄金装饰的钺。刘裕接受黄钺，其他的封赏坚决不接受。让司马庾悦担任建威将军和江州刺史两职，从东阳向豫章出发。
七月初十，起义军从蔡洲南撤，回寻阳驻扎。刘裕派遣辅国将军王仲德、广川太守刘锺，河间太守蒯恩追击。刘裕回到东府，大规模扩建水军，船又都是有高楼的大舰，有十几丈高。卢循派他的大将荀林进犯江陵，桓谦先从江陵逃往羌，后又从羌进入四川，谯纵让他当荆州刺史。桓谦和谯道福率兵二万人，进攻江陵，正好与荀林相遇，相隔一百多里。东晋的荆州剌史刘道规在枝江斩杀了桓谦，在江津击败荀林的军队，追杀到竹町，斩杀了荀林。
初卢循逃走之时，刘裕知道他必定进犯江陵，立刻派遣淮陵内史索邈率领骑兵从陆路援助荆州。又派建威将军孙季高率士兵三千，从海路袭击番禺。江州刺史庾悦到五亩峤，卢循已派一千多人占据山道，庚悦的前锋鄱阳太守虞丘进击溃了起义军。刘裕已治理好军务。十月，率领兖州刺史刘藩、宁朔将军檀韶等水师南征。
这个月，徐道覆率兵三万进犯江陵。荆州刺史刘道规又大败了他，斩杀万余人，徐道覆又回到盆口。开始刘裕派索邈入川，索邈在山道上被起义军截断，直到徐道覆被击败后才到达四川。自从卢循南下，江陵方面与京城的音讯就断绝了，传递消息的人都说已被占领。直到索邈到后，才知卢循已经逃走了。卢循从蔡洲南逃时，留下他的亲信范崇民率五千人，大舰一百多艘，戍守南陵。王仲德等人听说大军将至，于是进攻范崇民。十一月，大败范崇民的军队，焚烧其舰船，收抚散兵。
卢循在广州的守兵对海道不设防。这个月，建威将军孙季高从海路忽然到了，起义军的城池高峻严整，守城的士兵有几千人。季高焚烧了起义军的船只，全部上岸，从四面围攻，当天就攻下了广州城。卢循的父亲乘小船逃往始兴。季高安抚老百姓，剿杀起义军将士，派兵好好守城。当初刘裕派遣季高出兵的时候，大家都认为从海路进攻遥远，一定很艰难；且分散了兵力，费时又很长。刘裕不赞同。天子诏令季高说：“大军在十二月底，一定打败起义军。你现在到广州去，捣毁他们的巢穴，让他们溃逃时，没有去处。”季高依命而行，如期成功。
