太上五年（409）三月，为了转移国内矛盾，提高自己在东晋的威望，刘裕上表请求出兵讨伐南燕，但朝中大都认为不可出兵，只有左仆射孟昶、车骑司马谢裕、参军臧熹等认为出兵必能成功，劝刘裕北伐。刘裕即以孟昶监理中军将军留府事，四月十一日，兵发建康，率水师从淮水入泗水。五月，刘裕兵到下邳，留战船、辎重，从陆路进军至琅邪，所过皆筑城留守，步步为营。

慕容超见东晋大举北伐，引群臣于东阳殿商议退敌之策。征虏将军公孙五楼提出据大岘（今山东临胸县东南）固守，绝晋军粮道，前后夹击晋军；或坚壁清野，拖垮晋军；或纵晋军入岘，出城迎战，所谓上中下三策的三种对敌策略。但慕容超自以兵力强盛，不肯割除未苗，坚壁清野，而采取了纵敌进入大岘，以骑兵迎击的下策。辅国将军广宁王贺赖卢、太尉桂阳王慕容镇等均劝慕容超，不能放弃大岘天险，慕容超不从，慕容镇对此颇有微词，被慕容超收入狱中。南燕于是加固莒城、梁父二城之戍，修缮城池，拣选兵士马匹，养精蓄锐，等待与晋军之战。

此时，刘裕顺利通过大岘，见南燕军队不出，弃守天险，而且禾苗遍野，军不乏食，喜形于色。六月十二日，刘裕兵至东莞（今山东沂水县东北）。慕容超此前已遣公孙五楼、贺赖卢、段晖等六将率兵五万屯兵临胊（今山东临胊县），见晋兵进入大岘，又亲率四万兵马前往临胊与公孙五楼等会合，遣公孙五楼进兵占领距临胊四十里的巨蔑水（即今弥河），以抢占水源，逼迫刘裕退兵。公孙五楼与东晋前锋，龙骧将军孟龙符争夺水源，大战于巨蔑水，公孙五楼战败退走。刘裕又以战车四千乘分为左右两翼，方轨前进，与燕军大战于临胊之南。参军胡藩建议分兵偷袭临胊城，直取南燕后方。刘裕即遣胡藩、建威将军向弥暗中出奇兵于燕军之后，攻克临胊城。慕容超见后方失守，大惊之下单骑奔段晖军于城南。刘裕又进兵猛攻，燕军大败，段晖等十余员大将被斩，慕容超只得逃回广固，其玉玺、豹尾车均为晋军所获。刘裕遂乘胜直进，猛攻广固。十九日，晋军攻克广固大城，慕容超徙郭内之人入保于小城。刘裕筑长围围困广固小城，围高三丈，穿堑三重。慕容超无奈之下遣尚书郎张纲前往后秦求援；又释放慕容镇，以之为录尚书、都督中外诸军事，引见群臣，商议退敌之计。慕容镇认为此时的后秦忙于应付大夏赫连勃勃的流动袭击，可能无暇分兵救援，因此不可太依赖外援，应该散金帛、宫女，与晋军决一死战。司徒、乐浪王慕容惠则认为后秦一定能够前来救援，不过应该遣重臣尚书令韩范前往。慕容超于是遣韩范与王蒲再次出使后秦，乞求援师。

七月，慕容超心腹，尚书垣尊及其弟京兆太守垣苗踰城降于刘裕，刘裕以之为行参军。此时有人建议刘裕，以南燕张纲有巧思，如果能够收降张纲，命之制造攻城器具，就一定能够攻破广固。恰巧此时张纲自后秦长安返回，被东晋泰山太守申宣所获，送于刘裕。刘裕大喜，使张纲登楼车，绕城大呼后秦救兵不到，以扰乱南燕军心，慕容超大怒，伏弩射退张纲。

东晋每次有援兵或使者到达广固前线，刘裕都在暗中派兵趁夜迎接，待天亮以后张旗击鼓而至，以壮声势。而南燕民众执兵负粮归降刘裕者，日以千数。刘裕在兵、粮源源不断的情况下，围攻益急。南燕右仆射张华、中丞封恺皆为刘裕所俘；刘裕即令二人修书劝降慕容超。慕容超在外援无望之下，请求以大岘为界，称藩于东晋，并献马千匹，被刘裕拒绝。此时后秦姚兴遣使威胁刘裕，劝刘裕退兵，也被刘裕拒绝。

八月，南燕封融降于刘裕。九月，赴后秦求援的韩范与后秦卫将军姚强带援兵一万前往洛阳，准备与姚绍合兵救援南燕，但因赫连勃勃的进攻，姚兴中途召回了姚强所率部队，使南燕所希冀的外援彻底断绝。南燕尚书张俊自长安返回，降于刘裕，并建议刘裕招降韩范，以绝南燕所恃的后秦援兵。刘裕即上表以韩范为散骑常侍，准备以书信降韩范，韩范在长水校尉王蒲的劝说下投降刘裕。刘裕带领韩范循城，使城中人心离散。南燕群臣多劝慕容超诛韩范之家，以此杜绝叛乱，但慕容超并未听从。十月，逃亡北魏的段宏又自北魏奔降于刘裕。而张纲为刘裕所造攻城器具果然发挥了巨大的威力，大大增强了晋军攻城效率，慕容超对此极为恼怒，即诛张纲之母。十二月二十二日，南燕灵台令张光劝慕容超出城投降，被慕容超所杀。

太上六年正月一日，慕容超登天门，朝会群臣于城上，杀马稿赏将士，文武官员皆有升迁。二日，慕容超又与宠姬魏夫人登城，见晋军兵势强盛，深感无望。其尚书令董锐再次劝说慕容超投降，被慕容超关入狱中。二月，慕容超又遣贺赖卢、公孙五楼从地道出击晋军，也未能击退晋军。

河间人玄文为攻陷广固城，劝说刘裕堵住广固水源五龙口，则广固必然能够攻陷。刘裕即塞五龙口，不久慕容超及城中之人大半患上了脚弱病，出城投降者相继。慕容超登城，尚书悦寿又劝说慕容超投降，仍被慕容超拒绝。二月五日，刘裕全力攻城，悦寿见据守无望，开城门投降晋军。慕容超与左右数十骑突围出走，被晋军所获。刘裕责备慕容超不降之罪，送斩于建康市，时年二十六岁。

刘裕因广固城久攻不下，欲尽坑其众，并以妻女赏赐将士，以此泄愤，被韩范劝止，但仍斩南燕王公以下三千余人，没入家口万余。至此，由慕容鲜卑所建的四个燕国政权全部灭亡。

慕容超刚愎自用 刘裕北伐灭南燕

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