公元417年正月，东晋太尉刘裕率领水师从彭城出发，留下儿子彭城公刘义隆镇守彭城。朝廷下诏任命刘义隆为负责徐、兖、青、冀四州军事的都督兼徐州刺史。
二月，王镇恶进军渑池，派毛德祖去蠡吾城袭击后秦弘农太守尹雅，生擒了他。尹雅杀了看守逃了出来。王镇恶带兵继续前进，直抵潼关。
檀道济和沈林子从陕河北面渡过黄河，攻拔了襄邑堡。后秦河北太守薛帛逃到河东。檀道济又进攻守卫蒲阪的后秦并州刺史尹昭，但无法攻克。他派将军苟卓进攻匈奴堡，但被姚成都打败。
二月十八，后秦荥阳守将傅洪在虎牢投降了北魏。
后秦王姚泓任命叔公东平公姚绍为太宰、大将军、负责朝廷内外军事，假黄钺，改封鲁公，侍中、司隶、宗正、节录等原来的职位不变。朝廷的大政都由他决定。姚绍坚决推辞，但姚泓不许。姚绍于是率领武卫将军姚鸾等人和步骑五万守卫潼关，又派别将姚驴去救蒲阪，派胡翼度进据潼关。
姚驴和坚守蒲阪的并州刺史尹昭形成内外攻势，夹击檀道济。檀道济修筑深垒，坚壁不战。沈林子跟檀道济说：“蒲阪城池坚固，兵马又多，一时难以攻拔。要猛攻的话又怕伤亡很大，要守在这里的话又很花时间。不如暂时放弃这里，先去进攻潼关。潼关天险，是关键的地方。王镇恶在潼关，势孤力单，一旦被姚绍占据，再拿下它就很难了。不如我们去和王镇恶合并势力，争夺潼关。如果我们占领了潼关，那么这里的尹昭就将不攻自溃。”檀道济答应了。
三月，檀道济和沈林子放弃了蒲阪，往南直奔潼关。姚赞率领禁兵七千，从渭北往东，进据蒲津。后秦鲁公姚绍带兵出战，列成方阵，步步为营，慢慢前进，以抗拒檀道济。檀道济坚守他修筑的堡垒，不肯出战。姚绍于是猛攻他的西营，但没有攻下，便以大军威逼。他跟部将们说：“檀道济等人远道送死而来。他们的军旅人数不多，之所以坚守壁垒不肯出战的原因，正是打算旷日持久，以等待后继的援兵。我想分兵回去占据阌乡，断绝他的粮运。这样不到一个月，我们就可以将檀道济的首级悬挂在麾下了。檀道济等人一旦战没，刘裕的算盘也就落空了。”部将们都认为是好计划，只有辅国将军胡翼度认为：“就目前的形势，我觉得应当集中而不应当分散兵力。如果分出去的偏师出师不利，那么必然人心惶惶，到时候怎么出战！”姚绍这才作罢。
檀道济率领王敬和沈林子奋起反击，结果大败姚绍，杀死和俘虏秦军数以千计。姚绍的将士惊慌溃散。姚绍只好退驻定城，据险拒守。同时又让各路部队形成犄角之势，然后派胡翼度占据东原，派姚鸾驻扎在大路上，想断绝檀道济的粮道。
当时刘裕的部将姚珍从子午出兵，窦霸从洛谷出兵，各自都有部众数千人。姚泓派姚万抵御窦霸，派姚强抵御姚珍。姚鸾派尹雅带兵和檀道济的司马徐琰在潼关南面大战。结果尹雅被徐琰捉获，送到刘裕那里。刘裕因为尹雅前番被俘后又逃脱，便准备杀了他。尹雅说：“我前些日子已经当死，幸运得以脱险至今。现在再死当然也心甘情愿。然而汉人和夷人虽然习俗不同，但君臣的大义是一样的。晋以大义出兵打仗，却为何单独不让秦有守节的臣子！”刘裕十分嘉许他的这番话，便免他一死。
三月初四夜里，沈林子率领精锐部队奇袭姚鸾的军营，杀了姚鸾以及他的几千士兵。姚绍又派东平公姚赞进驻河上，断绝水道。沈林子接着进击姚赞，姚赞也战败逃走，回到定城。薛帛在河曲投降。
同时，刘裕率领水军从淮河和泗水进入清河，准备在黄河逆流西上。他先派使者向北魏请求借路。后秦王姚泓也派使者向北魏求救。北魏君主拓跋嗣让群臣商议对策，大家都说：“潼关是一道天险。刘裕想靠水军攻下它，看来很难。如果他登岸往北入侵，那就容易多了。刘裕扬言说是去伐秦，但他的意图很难预料。况且秦是我们同婚连姻的国家，不能不救。陛下应当发兵截断黄河上游，不让他西上。”
博士祭酒崔浩说：“刘裕打算伐秦已经很久了。如今姚兴死了，儿子姚泓懦弱，国家有很多内难。刘裕趁危讨伐他们，一定是会成功的。如果我们在上游遏制住他，刘裕生性狠毒乖戾，必定会上岸北侵。那等于是我们代替秦国受敌。如今柔然入寇边境，民间又缺乏粮食，如果再与刘裕为敌，发兵南赴，那么北边的贼寇就将愈益深入。如果我们去救北边，那么南边的州郡又会危急。所以我觉得大家刚才讲的未必是好主意。不如把水道借给他，听任刘裕西上。然后我们出兵阻塞他往东的回路。假如刘裕伐秦胜利了，他一定感激我们借路给他。如果失败了，我们也不失去救秦的名声。我觉得这才是应当采取的计策。况且南北的习俗不同，即使我们放弃恒山以南的地盘，刘裕也不能依靠吴越地带南方的士兵来和我们争守河北的地盘。所以他们成不了我们的祸患！为国家考虑问题，想到的应当只是社稷的利益，岂能光顾一个娶进来的女子！”
但其他大臣们还是认为：“刘裕如真的西进入关，一定会担心我们断了他们的后路，致使自己腹背受敌。他如果真实的意图是北上，那么他估计姚氏一定不会出关帮助我们。所以他的势头必定是声西击北。”拓跋嗣于是任命司徒长孙嵩负责山东的军事，又派振威将军娥清和冀州刺史阿薄干率领步骑十万进驻黄河北岸。
三月初八，刘裕率军进入黄河，同时任命左将军向弥为北青州刺史，留下卫戍碻磝。
当初，刘裕命令王镇恶等人说：“一旦攻克了洛阳，就必须等到大军到了之后一块前进。”王镇恶等人则乘胜径自直趋潼关，结果被秦兵挡住，无法继续向前。久而久之，军队缺乏粮食，军心开始动摇，有人想放弃辎重回头去寻找刘裕的大军。沈林子按剑怒道：“刘相公志在统一神州。如今许昌和洛阳一带已经平定，关中地区也会很快平定。事情成功与否，关键在于前锋。你们这些话不是灭自己乘胜的威风，放弃垂成的战功吗？况且大军尚很遥远，贼兵的势力还很强盛。即使打算回头，却哪里能回得了？下官授命不顾，今天的事情，我自己自然会替将军解决了。不知道你们这两三位主张后撤的君子，将用什么脸面去面对刘相公的旗鼓！”王镇恶等人于是派使者飞马去禀报刘裕，请求赶快派粮草增援。刘裕把使者叫进他的战船，打开船舫的北窗，指着黄河北岸的北魏大军让他看，然后说道：“我明明命令不要前进。如今你们轻率地深入敌境。现在岸上的情况这样，让我怎么派军粮给你们！”王镇恶于是亲自来到弘农，用各种办法劝说晓谕当地的百姓，结果百姓争着向晋军送粮草，于是部队的粮食问题得到了解决。
北魏派几千骑兵沿着黄河紧随着刘裕的大军西行。刘裕的士兵在南岸牵着百丈的绳索，拉着战船，不让它们飘到北岸。但是风急浪高，总有一些战船被漂到北岸，结果马上被北魏人杀死。刘裕部队出击，结果一登岸这些魏兵就跑走了，部队退下去后他们又来。夏四月，刘裕派白直队队长丁旿带上执仗的士兵七百人、战车一百乘，北渡北岸。在离岸边大约一百多步，他们形成一个缺月阵。阵形的两端连着黄河，每乘车上有七名执仗士兵。阵形完成之后，车上竖起一只白毦（用羽毛编织成的装饰品）。北魏士兵都不懂得晋兵玩的什么花样，所以不敢行动。刘裕先命令宁朔将军朱超石率领所部严阵以待。当白毦举起来时，朱超石率领二千士兵飞速上阵，带着一百张大弩，加入缺月阵。一下子每乘战车增加了二十人，多了个大弩，辕上设置了个大盾牌。魏兵见到晋兵的营阵形成，便进军包围他们。长孙嵩率领三万骑兵助战，肉搏上阵，从四面围攻晋军阵营。晋兵把箭都射没了，还不能拦住魏兵的攻势。这时朱超石的部队有些大锤以及一千多柄长槊。于是他下令将所有长槊断成三四尺长的短槊，然后用大锤锤下一端，结果短槊飞腾起来，当即贯穿三四个魏兵。魏兵不能抵挡，一下子就溃散了，尸体堆积得像一座座小丘。晋军临阵杀了阿薄干，魏兵只好退回到畔城。朱超石率领宁朔将军胡藩和宁远将军刘荣祖乘胜追击，再次打败魏兵，杀死和俘虏的数以千计。北魏君主拓跋嗣听说后，后悔没有采用崔浩的建议。
四月，后秦鲁公姚绍派长史姚洽、宁朔将军安鸾、护军姚墨蠡、河东太守唐小方率领部众三千进驻黄河北面的九原，依仗黄河的天险，想以此断绝檀道济的粮草增援。沈林子伏击并大败他们，杀了姚洽、姚黑蠡、唐小方，秦兵要么阵亡要么被俘，几乎全军覆没。沈林子因而启奏刘裕说：“姚绍的名望虽然遍及关中，但他现在是兵屈于外，国危于内。我只怕他死在兵败之前，而不是我们的斧头之下。”姚绍听说姚洽等人战败而死，无比愤怒恚恨，气得生病吐血。他把兵权交给东平公姚赞，不久便病逝了。姚赞取代姚绍后，兵力依然十分强盛。他带兵袭击沈林子，但被沈林子打败。
刘裕抵达洛阳，巡视了城池壕堑，然后嘉奖毛修之修复的功劳，赐给他衣服和玩物古董，价值二千万。
五月二十四，东晋齐郡太守王懿投降北魏，上书给拓跋嗣说：“刘裕现在洛阳，陛下应当派兵去断绝他的归路。这样就可以不战而胜。”拓跋嗣觉得有理。
崔浩当时在拓跋嗣身边为他讲学，拓跋嗣便问他道：“刘裕讨伐姚泓，果然能成功吗？”崔浩答道：“能。”拓跋嗣问：“为什么？”崔浩说：“当年姚兴喜欢虚名而不是实用。现在他儿子姚泓懦弱而且多病，兄弟之间又争斗不已。刘裕趁着这么好的时机，再加上晋军兵精将勇，为什么不能成功？”
拓跋嗣又问：“刘裕的才干和慕容垂相比怎样？”崔浩答道：“刘裕胜过。慕容垂凭藉他父兄的资本，兴复原来的事业。因此国人前往归附，就像夜虫追逐灯火一样。只要稍微有所倚仗，就很容易建立大功。但刘裕不同。他出身贫寒，没有尺土的封爵，却能讨伐消灭桓玄，兴复晋室。接着又北上生擒慕容超，往南剿灭卢循，所向无敌。要不是因为他的才干过人，怎么能做到今天这一步！”
拓跋嗣又问：“刘裕入关之后，进退两难。如果我派精骑直捣彭城和寿春，刘裕将怎么办？”崔浩答道：“如今我们西面有屈丐，北面有柔然，都在等着钻国家的空隙。陛下因此绝不可亲自率领六师出征。我们虽有精兵，但一时还找不到良将。长孙嵩擅长治国，但在用兵方面还差点，绝对不是刘裕的敌手。兴兵远攻，没见到什么有利可图的东西，那就还不如安静地等待。刘裕灭秦之后，必定篡夺他主上的皇位。关中汉人和夷人混杂交错，风俗强劲彪悍。刘裕要想用荆扬一带的文化施加在涵谷和秦地，那就等于解衣包火或张罗捕虎，只能自找苦吃。即使他留下士兵守卫这一带，但因为人心尚未归附，风俗习惯也不同，只能正好成为敌人的钓饵而已。因此臣希望陛下按兵息民，静静地观察那里的变化。秦地最终将为我国所有。时机一到，我们可以坐着得到它。”
拓跋嗣笑道：“爱卿的判断真是经过了深思熟虑！”崔浩说：“臣曾经私下议论过近代的将相大臣：比如王猛治国，算得上是苻坚的管仲；慕容恪辅助幼主，算得上是慕容暐的霍光；刘裕平定祸乱，则算得上是司马德宗的曹操。”拓跋嗣又问道：“那么屈丐怎么样？”崔浩说：“屈丐国破家亡，孤孑一身，不得已而投靠了姚氏，受到人家的封赐。然而他不但不感恩报德，反而趁机盗有一方地盘，结果和四邻结怨。他不过是个无耻小人，虽然能纵暴一时，但终究只会被他人吞食而已。”
拓跋嗣非常高兴，跟崔浩一直谈到半夜，然后赐给他御用的青白色丝织品十觚和水精盐一两，说：“爱卿的话太有味道了，就像这精盐洒在口里。所以朕要和爱卿分享这精盐的美味。”然而还是命令长孙嵩和叔孙建各自挑拣精兵，等待刘裕西过之后，从成皋渡过黄河，南侵彭城和沛县一带。还交待他们说，如果晋军没有及时经过，则带兵跟随他们。
秋七月，刘裕来到陕河。沈田子和傅弘之进入武关，后秦的卫戍将领都弃城逃走。沈田子等人进驻青泥。后秦君主姚泓派给事黄门侍郎姚和都进驻峣柳抵御晋军。
刘裕的大军接着抵达闅乡。沈田子等人准备进攻峣柳。姚泓打算亲自带兵抵御刘裕，但又担心沈田子等人会袭击他的背后，便想先消灭了沈田子，然后再出动全国的兵力东出。于是他率领步骑数万，大举出兵来到青泥。沈田子本以为对方只是疑兵，所以只带了一千多部众。听说姚泓大军来到，他仍然打算出击。傅弘之认为众寡不敌，想劝止他。沈田子说：“兵法讲究的是出奇制胜，而不在士兵的多少。况且如今众寡悬殊，势不两立。如果对方把我们包围得紧紧的，那么我们就逃不出去了。不如趁他们刚到，阵营还没来得及树立，我们先下手猛攻，这样完全可以成功。”于是率领他的部众先行前进，傅弘之继后。后秦军将他们合围了好几重。沈田子激励士兵说：“大家冒险远来，要的就是今天的生死决战。封侯的事业就在此一举！”于是士兵无不踊跃鼓噪，手执短兵奋勇出击。结果后秦士兵大败，阵亡了一万多人。沈田子还缴获了后秦王的乘舆和御服等皇家用品。姚泓逃回到灞上。
当初，刘裕因为沈田子等人的部众人数太少，便派沈林子带兵从秦岭前往帮助他们。沈林子到时秦兵已败，于是他们合并一道追击秦军。关中许多县城也都暗中和沈田子联系。
八月初二，刘裕抵达潼关，任命朱超石为河东太守，让他和振武将军徐猗之与薛帛在河北会合，然后一道进攻蒲阪。后秦平原公姚璞和姚和都共同出击，结果徐猗之战败而死，朱超石则逃回到潼关。东平公姚赞派司马国璠带领魏兵跟在刘裕大军的后头。
王镇恶请求率领水军从黄河进入渭水，然后直趋长安，刘裕答应了。后秦恢武将军姚难从香城带兵退往西边，王镇恶穷起直追。姚泓从灞上带兵回驻石桥作为姚难的声援，镇北将军姚强则和姚难合兵进驻泾上抵御王镇恶。王镇恶派毛德祖进击打败秦军，结果姚强战死，姚难逃回到长安。当时姚泓派姚谌守卫尧柳，派姚和都到河东讨伐薛帛。姚和都听说晋师出击姚难，便兼程改道去救他，但还没赶到姚难就已经战败。姚和都在河曲打败刘裕的裨将后，进驻蒲坂。
东平公姚赞退驻郑城，刘裕进军威逼他。姚泓派姚丕守卫渭桥，派胡翼度进驻石积。姚赞则进驻灞东，姚泓进驻逍遥园。
王镇恶随着渭水逆流而上。他和士兵们都乘着一群蒙冲小舰，划船的人都藏在舰内。后秦人看到这些小舰没有划船的人却能快速前进，都吓得以为是天神来临。八月二十三清晨，王镇恶来到渭桥，让将士们吃了早餐，然后全部手持长仗登岸，后登的人按军法论斩。大家登上岸后，因为渭水湍急，那些小舰全都随流漂走了，忽然之间不见踪影，因此这批晋军犹如从天而降。当时姚泓率领的部众还有几万人。王镇恶激励士卒们说：“我们的家属和老小都在江南。这里是长安的北门，离家有万里之遥。如今舟楫和衣服粮食都已经随流漂走了。现在我们要是进战而胜，那么大家都功成名就。不胜，那么我们都骸骨不返。再没其他路好走了。大家勉力吧！”于是自己身先士卒，直向敌军冲杀过去。将士们也都奔腾踊跃，争着前进，于是在渭桥大破姚丕。姚泓带兵前来相救，结果反而被姚丕败退的乱兵给踩踏蹂践，不战而溃。姚谌等人全都战死，姚泓单马逃回皇宫。王镇恶从平朔门进入宫里，姚泓和姚裕等人带着数百骑逃到石桥。姚赞听说姚泓败了，便带兵去和他会合，结果秦兵都失去了斗志，半路上就纷纷溃逃走了。胡翼度也投降了刘裕。
姚泓将要出降时，他才十一岁的儿子姚佛念劝姚泓说：“晋人将为所欲为，陛下即使投降必然也免不了一死，还不如自绝。”姚泓怅然所失，没有回答。姚佛念自己爬上宫墙，跳下自杀而死。八月二十四，姚泓带着妻儿和群臣往王镇恶的壁垒军门请降，王镇恶把他们都交给部属看管。城中的夷人和汉人有六万多户，王镇恶都向他们晓谕国家的恩惠，尽量抚慰他们。他的军队号令严肃，因此百姓非常放心。
九月，刘裕来到长安，王镇恶到灞上迎接他。刘裕犒劳他说：“完全我霸业的人，就是爱卿了！”王镇恶再拜谦谢道：“全赖明公的威风和诸将的努力，我王镇恶有什么功劳！”刘裕笑道：“爱卿想学冯异（替汉光武帝平定关中的大将）吗？”王镇恶生性贪婪，后秦的府库堆满了珍宝，王镇恶盗取的东西不可胜数。刘裕因为他的功劳巨大，所以不闻不问。有人在刘裕面前讲他的坏话说：“王镇恶私藏姚泓的伪皇帝乘辇，可能会有反叛的野心。”刘裕派人暗中查访，发现王镇恶仅仅剔取走其中的金银，而把乘辇本身仍在墙边。刘裕这才放了心。
刘裕收集了后秦的彝器、浑仪、土圭、记里鼓、指南车等贵重皇家物品，将它们都送往建康。其馀的金玉、缯帛、珍宝，刘裕则把它们都颁赐给将士。后秦平原公姚璞和并州刺史尹昭在蒲阪投降，东平公姚赞率领宗族一百多人前往刘裕那里投降，刘裕居然把他们都杀了。刘裕接着把姚泓送到建康，然后在东市处斩。刘裕任命薛辩为平阳太守，让他镇守捍卫北道。
到这时，后秦正式灭亡。后秦从太元九年（384）姚苌在渭北自称万年秦王后建国至今，立国总共33年。
要想知道刘裕灭秦以后的情况，请看下篇文章。
