熙十二年（416年），收复梁国。南朝宋永初二年（421年），改徐州为南徐州，北徐州为徐州。景平元年（423年），梁、谯二郡陷于北魏。孝建元年（454年），置北济阴郡。大明元年（457年），割下邳郡使侨置的济阴郡成实土郡。至此，徐州领十二郡：彭城郡、下邳郡、东海郡、沛郡、兰陵郡、琅邪郡、东莞郡、东安郡、淮阳郡、阳平郡、济阴郡、北济阴郡。泰始二年（466年），彭城、沛、阳平三郡陷于北魏。泰始三年（467年），下邳、东海、淮阳、济阴四郡陷于北魏，割东莞、东安二郡置东徐州。泰始四年（468年），徐州全境陷于北魏