刘裕乘机西征，加领征西将军，兼司、豫二州刺史，长子刘义符为中军将军，监留府事。刘穆之为左仆射，领监军中军二府军司，入居东府，总摄内外。司马徐羡之为副。左将军朱龄石守卫殿省。徐州刺史刘怀慎守卫京师。
刘裕将要启行，分诸军为数，说道：龙骧将军王镇恶，冠军将军檀道济，自淮淝向许洛；新野太守朱超石，宁朔将军胡藩趋阳城；振武将军沈田子，建威将军傅弘之趋武关；建武将军沈林子，彭城内史刘遵考，率水军出石门，自汴达河。又命冀州刺史王仲德为征虏将军，督领前锋，开巨野入河。
刘穆之对王镇恶说道：“刘公委卿伐秦，卿宜勉力，毋负所委！”
王镇恶说道：“我不克关中，誓不复济江！”当下各队出都，依次西进。刘裕在后督军，亦即出发，浩浩荡荡，行达彭城。
王镇恶和檀道济驰入后秦地境，所向皆是捷报。秦将王苟生、举漆邱城降王镇恶，刺史姚掌，举项城投降檀道济。诸屯守俱望风款附，惟独新蔡太守董遵守城不下。檀道济一鼓入城，将董遵擒住，立刻命人将其斩首。
然后进克许昌，又捉获秦颍川太守姚垣，及大将杨业。
沈林子自汴入河，襄邑人董神虎过来投降，沈林子进拔仓垣，收降秦刺史韦华。董神虎擅自返回襄邑，为沈林子所杀。
王仲德水军渡河，道过滑台，滑台为北魏的属地，守吏尉建庸懦，还道是晋军来攻，即而弃城往北遁走。
王仲德入滑台，宣言道：“我军已预备布帛七万匹，假道北魏，不意北魏守将，弃城遽去，我所以入城安民，大众不必惊惶，我将自退。”
魏主拓拔嗣接得军报，立刻命令部将叔孙建、公孙表等，自河内向枋头，引兵济河。途中遇到尉建还奔，将他捆缚至滑台城下，投尸河中，仰呼城上晋兵，问他何故侵轶？
王仲德使人答语道：“刘太尉遣王征虏将军，自河入洛，清扫山陵，并未敢侵掠魏境，魏守将自弃滑台，剩得一座空城，王征虏借城息兵，秋毫无犯，不日即当西去，晋魏和好，始终守约，幸勿误会！”
叔孙建也无词可驳，遣人飞书传报给魏主。魏主拓拔嗣又令叔孙建致书于刘裕，刘裕婉辞致复道：“洛阳为我朝旧都，山陵俱在，今为西羌所据，几至陵寝成墟。且我朝罪犯，均由羌人收纳，使为我患。我朝因发兵西讨。欲向贵国假道，想贵国好恶从同，断不致有违言。滑台一军，自当令彼西引，愿贵国勿忧！”远交近攻，却是要着。
魏主拓拔嗣乃令叔孙建等按兵不动，俟得王仲德退去，然后收复滑台。
晋将军檀道济领兵前驱，连连攻下秦阳、荣阳二城，直接抵达成皋。秦征南将军陈留公姚洸屯驻洛阳，忙向关中求救。后秦君主姚泓派遣武卫将军姚益男，越骑校尉阎生，合兵万三千人，前往援助洛阳。又令并州牧姚懿，南屯陕津，遥作声援。
姚益男等尚未到洛，晋军已降服成皋，进攻柏谷。秦将军赵玄，在洸麾下，先劝姚洸据险固守，静待援兵。偏司马姚禹，暗向晋军输款，催促姚洸发兵出战。姚洸即派遣赵玄率领士兵千余人，南出柏谷坞，迎击晋军。
赵玄泣语对姚洸说道：“赵玄受三主重恩，有死无二，但明公误信谗言，必致后悔！”
说毕，麾旗趋出，与行军司马蹇鉴，驰往柏谷，兜头遇着晋龙骧司马毛德祖，带兵前来，两下不及答话，便即交战，自午时战斗到未 时，杀伤相当，未分胜负。
那晋军是越来越多，赵玄的士兵却说越斗越少，再战了好多时，赵玄身中十余创，力不能支，呕血无数，据地大呼。司马蹇鉴抱玄泣下，赵玄凄声道：“我创已重，自知必死，君宜速去！”
司马骞鉴泣答道：“将军不济，鉴将何往？”赵玄再呼一声，便就毙命。
司马骞鉴拔刀死战，格毙了晋军数人，亦然自刎而亡。为主捐躯，不失为忠。毛德祖杀尽赵玄的士兵，直接捣破洛阳。檀道济亦来到，进行四面围攻。
洛阳司马姚禹，即逾城出来投降。姚洸无法可施，也只好举城奉献，作为贽仪，檀道济俘得秦兵四千余名，或劝檀道济悉数把那些士兵坑毙，作为京观（示众），檀道济道：“伐罪吊民，正在今日，何用多杀哩！”因而皆使被俘虏的士兵释缚遣归，秦人因此大悦，相率趋向附从。
秦将军姚益男、阎生等听闻洛阳已被攻陷，不敢进兵，于是退还关中。
后秦朝廷惶急得很，偏偏并州牧姚懿，到了陕津，听了司马孙畅的计议，反向攻打长安。秦主姚泓急忙下令东平公姚绍等，前往攻击姚懿，姚懿禀告败而被擒，司马孙畅亦遭伏诛。既而征北将军齐公姚恢，又复自称大都督，托言入清君侧，进关西向。
秦主姚泓又飞书召传姚绍等攻击姚恢，姚恢亦是败死。听说！这姚懿为秦主姚泓的母弟，姚恢乃是秦主姚泓诸父，本来休戚相关的至亲，乃国危不救，反且倒戈内逼，试想姚氏至此，阋墙构变，不顾外侮，还能保全国家么？当头棒喝。姚恢、姚懿等人虽然伏法，但是后秦士兵已经伤亡了一半。
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