随后，刘裕开始实践他收复中原的抱负。公元年，刘裕亲率大军北伐后秦。

北伐大军分四路挺进，一路由王镇恶、檀道济率领步兵自淮、泗进取许昌、洛阳一路由沈林子、高遵考率领水军，与王镇恶等配合，由汉水经荥阳石门入河一路由沈田子、傅弘之率领，径取武关一路由王仲德率领水军，由桓公渎自淮入泗，自泗入清、济，自清入河。刘裕自己率领主力，也走王仲德这条路线。

公元年，刘裕率主力先下洛阳，又抵潼关，破魏败秦，直逼长安。刘裕率主力到了潼关，命王镇恶攻打长安。王镇恶使出破釜沉舟之计，率军来到渭桥，令将士吃饱之后，便弃船登岸。王镇恶激励将士道：“诸位家都在江南，这里是长安城北门外，离家万里，而船只衣粮全已随流而去，岂有求生之计！惟有死战，可以立大功，不然，谁也别想活着回去！”众人听后，莫不踊跃争先，很快攻陷长安，姚泓率妻子、群臣出降。后被送至建康斩首。后秦遂亡。

这时，从京城传来刘穆之病亡的消息，刘穆之死后，京师空虚，有大权旁落的危险，再加上将士久役思归，所以刘裕决意东归。

这次北伐后，刘裕威望大增，人心莫不归附。刘裕便加紧了篡位自立的步伐。因为有谶语说：“‘昌明’之后尚有二帝”，所以他想在司马德宗之后再立一帝，以应“二帝”之语。随后，刘裕便指使亲信害死白痴皇帝司马德宗，立司马德文为帝。

这时谶语已经应验，刘裕便迫不及待地想当皇帝了。

公元年，文武百官得到刘裕的授意，纷纷上表要求皇帝司马德文禅位，司马德文被逼无奈，只得宣布禅位，刘裕随后登基称帝，建立刘宋。即位后，刘裕下令赦免因逃避兵役、租税而流亡者；在限期内还家者，可以减租布二年；人民拖欠政府的诸种债务，不再收取，这些措施，得到人民的欢迎。

公元年，刚当了两年皇帝的刘裕病重，便将太子刘义符叫到跟前，嘱咐说：“檀道济虽有谋略，但无远志，徐羡之、傅亮二人忠心耿耿，不会叛逆。只有谢晦一人，他经常随我北伐，有谋略而又有心机，你即位后，一定要堤防此人。”然后又将下诏说：“如果大宋日后有小皇帝登基，那么朝政都要委托给宰相，皇太后不得临朝。”刘裕又任命徐羡之、傅亮、谢晦、檀道济为顾命大臣，铺佐幼主。把后事的安排妥当之后，刘裕终于闭上眼睛，驾鹤西去。

萧道成