田子就过武关，进攻峣柳（今陕西商洛市商州区西北）的后秦守军。其时刘裕忧虑沈田子兵少，就派了沈林子前往协助，但沈田子成功以寡敌众，沈林子到时秦军已经溃败，二人于是率兵追击。其时沈林子的声威远播，关中豪族都望风请降，而刘裕亦频频赐书褒奖沈林子。九月，后秦皇帝姚泓出降，而沈林子更追击西逃陇上的十多万羌人，一直追至槐里（今陕西兴平县），俘虏数以万计。
宋武所重.同年十二月，刘裕班师离开关中，循洛水入黄河，再经汴水东还，沈林子就领水军至石门支援刘裕东归。回朝后，朝内议论要让沈林子都督一州八郡