没过多久，后秦的皇帝姚兴病死了，几位皇子互相残杀，刘裕决定趁乱亲自带兵去攻打后秦。
公元416年8月，刘裕让尚书左仆射刘穆之管理朝政，组织粮草，以供应作战的部队，自己率水陆大军八万，分五路，开始向北讨伐后秦。
都督王仲德带领人马做先锋，他们沿黄河向西行，很快就到了滑台（今河南省滑县东）。
另外一路由龙骧将军王镇恶、冠军将军檀道济带领，沿淮水、泗水北上，再沿黄河向西前进，一直打到洛阳。洛阳的守将姚洸看东晋势力强大，被迫打开城门投降了。龙骧将军王镇恶进入洛阳后，俘虏了后秦的士兵四千多人，又把他们放了，让他们回家。秦国的人都很高兴。
收复洛阳以后，刘裕派将军毛修之留在洛阳守城，命令王镇恶带兵继续西进。
这时，东晋朝廷下了诏书，任命刘裕为相国，封为宋公，并且授给他九锡之礼。授九锡，是大臣的最高待遇，地位只在皇帝之下。这说明当时的刘裕已是晋朝的顶梁柱了。
秦王姚泓听说洛阳失守，急忙派太守姚绍同武卫将军姚驾带了五万兵马去援助潼关。龙骧将军王镇恶从洛阳进军，很快攻陷了渑池，打到了潼关。姚绍的队伍与王镇恶的队伍开始作战，秦军大败，五万人马损失了一大半。姚绍逃回了定城（今陕西华阴县东）。姚泓得知战败的消息，非常着急，就向魏国皇帝拓跋嗣求援，希望北魏能帮助他打败晋军。他没有想到，这时，刘裕也派人来到北魏，想借北魏的水道向西进军。刘裕是这次讨伐的主力，他带兵从鼓城沿着淮河向北，又从淮河进入泗水，再进入黄河，而这一段黄河又属北魏的地盘。北魏的皇帝不知该怎么办，有大臣建议让刘裕的部队过去，但是他们害怕刘裕会攻打自己，就派司徒长孙嵩带领十万人驻守在黄河北岸，监视晋军的活动。(www.xing528.com)
东晋朝廷下了诏书，任刘裕为相国，封为宋公。
晋军开始西行，魏军也派了几千名骑兵在岸上，跟随晋军一起西行。魏军不断地扰乱晋军，晋的士兵，有的掉在水里，被冲到岸上，被魏军抓到的，就马上被杀了。刘裕非常生气，就派人下船去攻打魏军，可是，等刘裕的士兵一上岸，魏军就躲了起来，刘裕的士兵没办法，只好又上船，魏军就又来扰乱，气得刘裕不知道该怎么办，自己的队伍又没有办法顺利前进。于是，刘裕想了一个办法，摆下了一个“却月阵”。
却月阵由七百名勇士、二百辆战车组成。刘裕派亲兵队长于旰带领他们登上黄河北岸，沿着河岸摆了一个半圆形的军阵，两头紧靠着河岸，中间向外鼓出来，像一个新月。阵的中央，埋伏着两千名弩弓手，他们由新野太守朱超石带领。最中间有一辆战车，上面有一杆白色的旗，是用来发布命令的。刘裕给这个阵取了一个名字叫“却月阵”。
魏军的将士一看东晋摆好了阵势，自己从来没有见过这种阵，就有些害怕，不敢向前。这时，白旗连续晃动了几下，两千名弩弓手看到白旗晃动，马上抬着一百张弩弓，登上了战车，准备好了箭。长孙嵩一看晋军要进攻了，赶忙下令向却月阵冲去。这时，白旗一摇，晋军开始射箭，魏军一排排倒下了。但是，魏军人数很多，还是不断地向前冲着。忽然，一阵鼓声响起来，白旗又摇了几下，却月阵又推出一百辆战车，车上装着弩弓利矛，晋军用锤子敲打机关，就有无数利矛飞出来，射向魏兵。这种矛十分厉害，可以一下射死三四个人。魏兵还在往前冲，这一下损失了不少人马，有三四千人倒下了。后面的人一看这种矛这么厉害，吓得赶紧逃命去了。晋军又追击了一会，魏军大败，再不敢扰乱晋军西进了。四月初，刘裕到了洛阳。不久，刘裕又率军到了潼关。
晋军几路人马汇合，很快攻下了长安（今陕西省西安市）。自永嘉之乱以来，长安已经被北方政权占领了一百多年，现在一举收复，朝野都很振奋。
刘裕设“却月阵”。
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