月，刘裕正式自建康出兵，进军至彭城（今江苏徐州市）后又加北徐州刺史。十月，刘裕所派的檀道济等进攻洛阳（今河南洛阳市），守将姚洸出降，成功收复洛阳。次年（417年）正月，刘裕自彭城率水军西进，进入黄河。刘裕一直进军至潼关，命王镇恶率军经渭河进攻后秦都城长安（今陕西西安市），王镇恶于渭桥大败姚丕，姚泓所率的军队亦因遭姚丕败兵践踏而溃乱，最终姚泓于八月出降，后秦灭亡。刘裕于次月到达长安，大赏将士并诛杀归降的后秦宗室姚璞、姚赞及其百多名宗族。同年十一月，留守建康的刘穆之去世，当时刘裕还想以长安做基地进攻西北