前进到了琅笽，所经过的地方，都筑城留人守卫。

慕容超的大将公孙五楼请求占领大岘山，坚壁清野等待对方，慕容超不肯听从。最初谋划这次战役，参加讨论的人认为贼军如果严守大岘山，军中没有所需物资，自己怎么能够返回？武帝说：“并不是这样。鲜卑人性格贪婪，谋划事情看不到远处，既庆幸自己的胜利，又十分爱惜那些谷物，必然会引诱我们，而且会轻率交战。部队一入岘山，我们还有什么担忧呢？”等到进入了岘山，武帝举手指着天说：“我们的事情成功了。”众人询问其中的缘故，武帝说：“军队已经越过险要地形，兵士都有必死的斗志，余粮储存在田野当中，军队没有缺乏给养的忧虑，胜利是可以断定的。”

六月，慕容超留下老弱兵士守卫广固，派他手下的广宁王贺剌卢与公孙五楼全力占据临朐。离城四十里有个巨蔑水，慕容超告诫公孙五楼要抓紧占据它。等他赶到，已经受到龙骧将军孟龙符的保卫，公孙五楼只得退回。

大军把四千辆兵车分为两翼，两车并排慢慢行驶，车前张挂帷幔，御手拿着长矛，以骑兵为流动军队，军令十分严肃。等到达临朐，贼军的骑兵一齐来到，武帝命令兖州刺史刘藩、并州刺史刘道怜等攻陷敌军阵地。太阳偏西的时候，战斗仍然十分激烈，武帝利用参军胡藩的计策，袭击攻克临朐，贼军于是大肆逃奔。慕容超逃回广固，获得了他的玉玺、豹尾、轿车等，送到都城。十九日，攻克了广固的大城，慕容超加固了它的小城。武帝于是设下了很长的包围圈进行监守，吃住都在青州，停止了长江、淮河的物资转运。

七月，慕容超的尚书郎张纲去向姚兴请求救兵，从长安返回，泰山太守申宣把他捉住押送过来。张纲具有巧妙的构思，先前，武帝制造攻城的器具，城上的人说：“你们得不到张纲，怎么能制成呢！”等到张纲来到，城内的人无不大惊失色。慕容超既然求救没有成功，张纲反被俘虏，于是便请求称臣，割大岘山为界，献马一千匹，武帝不答应。

当时姚兴派遣使者，声言将要渡过淮水东下，武帝对他说：“你报告姚兴，我平定了青州，将要跨过函谷关，他这贼寇若能自己送上门来，现在正是时候。”录事参军刘穆之忽然进来说：“这话不足以威胁敌人，也许会激怒他们。如果鲜卑没有战胜，西羌又来侵扰，您将怎么对付？”武帝于是笑着说：“这是军事机密，不是您所能知道的。西羌如果能够来救，不会先有声明，这只是他们自己在故作强大。”

十月，张纲制成了攻城器具，设计了飞楼悬梯、木幔板屋，上面盖上牛皮，弓箭就无法奏效了。刘毅派遣上党太守赵恢率领一千余人前来援助，武帝夜间暗中派军队与他会合。天明后，赵恢的部队五千人，才上路前进，每当晋朝使者将到的时候，就如此重复一遍。

六年二月初五，攻克了广固进行屠杀，慕容超越过城墙逃走，结果追上了他，在建康的街市上将他斩首。杀掉了他的王公以下官员，获得人口一万多、马二千匹。

起初，武帝进军北方，徐道覆劝卢循乘虚而出，卢循不听，徐道覆于是去到番禺说服卢循说：“今天的机会，万万不可丢失。如果你攻占了京都，刘公虽然回来，也没有什么办法了。”卢循听从了他。这月，侵犯南康、卢陵、豫章等郡，郡守都逃走了。当时武帝将要镇守下邳，进军到了黄河、洛水，等征调的使者到后，当天就班师还朝了。镇南将军何无忌与徐道覆交战，失败战死在豫章，朝内外都很震惊，朝中的议论想拥戴皇上向北逃走。武帝驻军在山阳，听说失败，脱去盔甲与几十个人一起到江上去调查询问，知道贼军还没有到达。

四月初二，武帝到了京都。刘毅自己上表请求南征，武帝认为贼军刚刚打了胜仗，气势正盛，必须军容严整，共同前进，便让刘藩制止他，刘毅不听从。五月的壬午日，卢循在桑落洲打败了刘毅。等他们得知了武帝胜利进入，个个互相对视，大惊失色，企图退回寻阳，平定江陵，据守二洲来对抗朝廷。徐道覆请求乘胜继续前进，争论了十天，才依从了他的意见。

这时北国的军队刚退回去，创伤没有恢复，战士只有几千人，而贼军却有十几万，战船绵延千里。孟昶、诸葛长人很恐惧，打算保护天子过江，武帝说：“现在兵士虽然少，还足可以一战，如果敌寇渡江成功，大臣、君主就会共同灭亡；如果不是这样，不可能再在草野间求得活命，我的主意已经定了。”起初，武帝征讨慕容超，只有孟昶鼓励行动，四月初五，孟昶便上表给天子，引罪自责，服药而死。

当时的议论者企图分兵屯守各个渡口，武帝说：“贼众我寡，分兵以后则会有人探测到虚实，一处失利，就会破坏三军的心态，如果在石头城聚集各军，则各军的力量不会分散。”四月初七，武帝转移驻地到石头城。十四日，贼军大规模开来，武帝说：“贼军如果由新亭直上，就暂且回避它；如果回头停泊在蔡洲，就会被捉住的。”徐道覆打算从新亭烧毁船只交战，卢循疑虑多决断少，常常追求万全之策，于是便停泊在蔡洲以等待军队溃败。武帝登上石头城远望，见到了这种情形，很高兴。二十九日，贼军在南岸设下伏兵，又向白石派出疑兵。武帝率领刘毅、诸葛长人向北出兵抵御，留下了参军徐赤特守卫查浦，告诫和命令他们不准交战。武帝北出以后，贼军焚烧了查浦而到达张侯桥，徐赤特与他们交战，大败，贼军前进屯驻在丹阳郡。武帝驰马回到石头城，斩了徐赤特。解去盔甲很长时间，才在南塘出阵。七月初十，卢循从蔡洲撤退，准备归回寻阳，武帝派遣辅国将军王仲德等追击。让建威将军孙处从海道上袭击番禺，告诫他说：“我在十二月必定击破妖寇，您也足可以到达番禺，要首先捣毁他的巢穴。”

十月，武帝率领舰队南伐，派刘毅监管太尉留府。这月，徐道覆攻击江陵，荆州刺史刘道轨把他打得大败，徐道覆逃回湓口。十一月，孙处到了番禺，把城攻破，卢循的父亲卢嘏逃奔始兴，孙处安抚当地民众进行守卫。十二月初一，大军驻扎在大雷。初二，贼军沿江而下，武帝亲自拿着军旗和战鼓，命令各路军队奋力拼杀，军中有很多万钧神弓，所到之处无不摧毁。武帝自己在中流皱眉观看，顺着风和水的走势，贼舰全都先靠近西岸，岸上军士事先已经准备好了火把，将他们全部烧毁，杀得大败。卢循回到寻阳，接着便逃往豫章，全力在左里建造栅栏。十八日，大军驻扎在左里，即将开战，武帝挥动令旗，令旗的旗竿折断，旗子沉入水中，众人都很恐惧，武帝笑着说：“过去的覆舟战役也是这样，今日的胜利是必定无疑的了。”猛攻敌军的栅栏，卢循单独乘着一条船逃走，众官兵都投降了。大军凯旋，晋安帝派侍中黄门到营地去进行慰劳。

义熙七年正月十二日，整顿部队归来，改任他为大将军、扬州牧，赠给他班剑二十人，原来的官职依旧。武帝坚持推辞。凡是南北征讨战死者，全都列出姓名请朝廷赠发钱财治丧，尸体失掉没有返回的，派遣主帅前去迎接，使归还本土。