与以往历次北伐于三、四月出征不同的是，此次出军选在八月。从时间上来看，刘裕已经做好了长期做战的准备，希望军队可以在北方度过冬天，熟悉气候。后秦占据关中与河南大部，刘裕准备于冬季拿下河南地区，为次年进入关中做准备。
更是吸取了桓温北伐失败的教训，鉴于陆路进军粮草运转困难，故只以偏师沿桓温当年北伐的路线进军：令沈田子、傅弘之军从襄阳出发，翻越豫西山脉北上武关
主力分作四队，西路军由檀道济、王镇恶率领，以陆路行军，北上攻打许昌、洛阳；中路军由沈林子、刘遵考从彭城出征，以水军入汴水，这一路极为重要，若攻占汴水航道，疏通石门水口，则刘裕亲领的大军便可避免沿黄河进军，与北魏隔河相望；东路军由冀州刺史王仲德总督，从南燕故地(今山东北部)向西进军，目的为拔除魏军于黄河南岸的据点，以及开通桓公故渎，沟通泗水入黄河的航道。刘裕亲率大军，从建康往彭城，为诸军后继，约定前锋诸军于洛阳汇合，集结刘裕主力后，合兵西进关中。(遗憾的是由于史料未记载兵力，所以北伐军各路人数不明，各路总计约有10万)
而后秦方面呢?在义熙十二年(416年)年初的时候，后秦皇帝姚兴病故，未满30岁的太子姚泓即位，随即爆发了一场政变，后秦大将军尹元等人被诛杀。姚泓将军队委托给叔父东平公姚绍，平定了数次叛乱。但是兴起于陕北高原的匈奴铁弗部赫连勃勃，屡次南下攻击后秦，使得后秦军队疲于应对。正是在这种情况下，晋军前锋势如破竹，逐渐汇集于洛阳。
驻守洛阳的后秦守将姚洗向长安求救。姚泓令越骑校尉阎生率骑兵三千、武卫将军姚益男率步兵一万支援洛阳，并州牧姚懿为二军后援；同时派人向姻亲之国一北魏求救。
晋军王仲德部向西行进的过程中，魏军位于黄河南岸的滑台守将尉建害怕晋军的强势，弃城逃往黄河北岸。王仲德听闻消息后急入滑台，并宣称“本意以布帛七万匹向魏国借路滑台，没想到魏国守将直接放弃滑台了”。北魏皇帝拓跋嗣听闻后，令安平公叔孙建自河内引军渡河，于滑台城下将尉建诛杀，并询问晋军为何入侵魏国。王仲德部下回答说：“太尉刘裕遣王将军入洛阳清扫晋朝祖宗陵寝，不是攻打魏国。魏国守将弃滑台而去，于是王将军领兵在此休息，马上就继续西进，不影响晋魏两国的友好关系。”叔孙建又派使者前往彭城询问刘裕，刘裕写信说:“ 洛阳乃晋朝旧都，秦国已经占领很久了，晋朝的叛臣司马休之等人也逃入了秦国，所以现在我们借贵国的道路行军，不是想要与魏国为敌。
24岁的北魏皇帝拓跋嗣很犹豫。一方面，他收到了小舅子姚泓请求魏国发兵助秦的求救信，一方面，晋军明确表示与魏国井水不犯河水。自己要不要掺和进去?他召集群臣，商议对策。
几乎所有大臣都说：“秦国有潼关天险，刘裕率领的多是水军，想要攻打潼关很困难。但是他若是率水军渡过黄河，则无比容易。他声言伐秦，实际上肯定是要进攻我国。所以我们应该出兵，阻止晋军继续行进。”
年轻的博士祭酒崔浩却提出了不同的意见，他说：“晋朝想收复旧都已经很久了，现在姚兴已死，秦国经历了一系列内乱，刘裕趁机北伐，肯定是志在必得。若是我们出兵阻止晋军西进，那么刘裕愤怒之下，定然渡河进攻我国，这样一来是我们代替秦国承受了战争。现在柔然经常侵略北方边境，要是同时与刘裕开战，则国家将陷入南北同时作战的窘境。不如我们将西进的道路让给刘裕，如果刘裕北伐胜利，则必然感激我们。如果他北伐失利，则我们发兵断他归路，姚泓也会感激我们。此坐山观虎斗之计。况且刘裕就算得了关中，也必不能守。关中早晚都会成为我国所有。放刘裕西进，不费一兵一卒，坐观成败，实乃上策。考虑国家大计，要从利益的角度考虑，怎么能顾及姻亲呢？”
崔浩。这位长相如“美妇人”的年轻博士祭酒，此时由于名声未显，所以建议并未得到采纳。虽然后世史家评价他说：“夫崔浩之佐魏，料敌制胜，变化无穷，此其智之不可敌，虽子房无以远过也。”足以与汉初张良比肩的智囊还没有来到属于他的时代。
拓跋嗣采用了多数人的意见，令司徒长孙嵩督诸军，领振威将军娥清、冀州刺史阿薄干，率步骑十万屯驻于黄河北岸，监视晋军。
在北魏调动兵力的时候，义熙十二年(416年)10月，王仲德、沈林子、王镇恶、檀道济率领的西路、东路晋军已经汇合，并且攻破洛阳，集结完毕。此时秦军的援兵阎生、姚益男部队刚刚出潼关，得到洛阳失守的消息后就地驻扎，阻止晋军继续西进。
收复旧都洛阳，在彭城得到消息的刘裕，派长史王弘回京，暗示朝廷备九锡之礼。
何谓九锡之礼?锡通赐，所以九锡之礼其实无非是九种由皇帝赏赐的物品。本来没有什么不同，但是渐渐的，成为了一道手续，篡位必备的手续。在刘裕之前，得九锡的人有王莽、曹操、司马懿、桓玄等人。可以说如果九锡之礼出现，那么就离改朝换代不远了。
刘裕北伐，虽然出于永嘉之乱以来的民心所向，但如果取得成功，那么也是巨大的政治资本。所以刚刚攻下旧都洛阳，刘裕便暗示朝廷备九锡之礼，意图已经很明显了。
留守建康的刘穆之很惭愧，又有些惶恐。这件事就本来不应该由北伐军中回来的人提议。自己镇守后方，主持大局，居然没有主动为刘裕请九锡之礼，这是多大的失误啊！在这种情绪的影响下，刘穆之的身体开始出现问题。
前锋诸军也出现了问题。攻下洛阳的各部队迟迟等不到刘裕的到来，而前方是孱弱的秦军与近在咫尺的潼关，若是先入关中，攻下长安，成不世之功，荣华富贵不必说，青史留名都是肯定的！在这种巨大的诱惑下，本就蠢蠢欲动的前锋诸军，得到了秦军内乱，姚懿部造反，与姚绍军激战并被消灭的消息。于是，义熙十三年(417年)正月，王镇恶率军扫清崤函道，直抵潼关。檀道济、沈林子见潼关有重兵，便渡河而北，试图从蒲坂进入关中。但是三路军队都遭到了秦军的顽强抵抗，困于檀道济、沈林子两军于黄河北岸战败，见无机可趁，便又渡河而南，与王镇恶汇合。
由于脱离补给线过长，和军一处后，晋军粮草出现了问题。军心动摇，出现了弃辎重粮草、轻军回撤，汇合大军的提议。沈林子坚决不退，说道：“相公志清六合，今许、洛已定，关右将平，事之济否，系于前锋。奈何沮乘胜之气，弃垂成之功乎！且大军尚远，贼众方盛，虽欲求还，岂可得乎！下官授命不顾，今日之事，当自为将军办之，未知二三君子将何面以见相公之旗鼓邪！”
主公意欲扫清六合，如今河南已经平定，关中近在咫尺，事情成败，就在前锋诸军。为何说出如此丧气的话！而且大军距离我们过远，秦军强大，是想撤军就能撤吗？我拼出性命，也要攻克潼关，不知道回去的人有何面目面见主公！
沈林子阻止退军后，众将一面写信给刘裕，希望大军速速前来支援，一面开始就地筹集粮草。靠着王镇恶以往流落在关中的经历，和其父前秦名相王猛的名声，征调到了部分粮草，得以继续与潼关的秦军对峙。
刘裕得知前锋诸军擅自行动的消息后，来不及等待石门的汴水航道疏通，便急领大军，自淮、泗入黄河西进。
三月的河水冰凉，时不时的有呼啸的风刮来，将行进中的船只吹往黄河北岸。等待他们的，是魏军的屠杀。刘裕顾不得与魏国的约定，令军队沿河用弓弩扫荡，但是晋军的箭雨一来，魏军便仗着骑兵的优势远离河岸，等晋军的箭雨停止，便又来岸边进行骚扰。严重阻碍了晋军的行进速度。
王镇恶等人的告急使者到来，求速发粮草。刘裕呼使者上船，打开北面窗户，指着岸上的魏军说：“我语令勿进，今轻佻深入，岸上如此，何由得遣军！”
话虽如此，但若是任由北魏军队继续骚扰进军，则前锋诸部在潼关全军覆没是迟早的事情。
岸上耀武扬威的魏军，很快发现了些许异样：平坦的黄河北岸，立起了一根迎风飘荡的白联。
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