刘裕是一个很有进取心的人，总揽朝政后，他环顾四周，深深感到北方南燕、后秦、北魏等少数民族政权是东晋存在的最大威胁。其中，由鲜卑慕容氏建立的南燕，控制的地盘最小，但兵力却很强，经常侵犯东晋领土淮北地区。

刘裕决定，他的北伐，先拿南燕开刀。

义熙五年（409），刘裕率军十余万从南京出发，讨伐南燕。东晋军队先由水路进发，经邗沟、淮河、泗水，在下邳登陆，取道琅邪杀入南燕境内。在顺利通过大岘天险后，晋军进抵临朐，与南燕皇帝慕容超亲自统帅的四万燕军铁骑，在临朐城外摆开阵势决战。此战从头一天早上杀到第二天中午，双方相持不下。

刘裕见燕军主力倾巢而出，后方空虚，派大将胡藩率领一支精兵，绕过敌阵，直取临朐。晋军偷袭成功，拿下临朐城，形成前后夹击之势。正在苦战的慕容超大惊失色，连忙率军向首都广固（今山东青州）撤退。

晋军紧追不舍，燕军大败，损失惨重。大量辎重马匹落入晋军手中，其中包括慕容超的玉玺。

刘裕进而率军包围广固。困守城中的慕容超派人向后秦皇帝姚兴求救。姚兴没有派兵来救，只派了一位使者前来全刘裕退兵，并威胁说，十万秦兵已经到了洛阳，即将攻击东晋。

刘裕闻讯，轻蔑一笑：我正准备灭掉燕国后，再去收拾你们，没想到你们自己送上门来，欢迎来送死啊！秦国使者吓得屁滚尿流，狼狈而逃。

义熙六年（410）二月，东晋军队攻破内无粮草，外无救兵的广固城，俘虏慕容超，南燕亡国。

这场战役是东晋成立后第一次灭亡北方政权的伟大胜利，慕容超被押送到南京，在市集上公开斩首。

刘裕灭南燕进军路线。

值得一提的是，刘裕灭掉南燕，凯旋回南京后，又打了一仗。原来，此前和孙恩起义的卢循并没有完全被剿灭，他乘着东晋主力伐南燕之际，率大军由水路北上，袭击建康（南京）。刘裕闻讯后，立刻率军回到南京。他拒绝了部下提出的迁都提议，积极进行军事部署，加固城防。

卢循久攻不下，力量逐渐消耗，只能引兵退去，后来，卢循多次被刘裕派出的水军击败，在苍梧、郁林（今广西境内）等地流亡时自杀。孙恩、卢循之乱彻底平定。

义熙九年（413年），刘裕还派兵讨伐歌剧四川的谯纵，谯纵兵败自杀，其建立的西蜀政权灭亡。