東晉義熙十二年(416)，因爲司馬宗室以及反對劉裕的人物基本上都外奔北逃到了前秦，劉裕也有以北伐再進一步提升個人威望從而篡代東晉的想法。因此，劉裕將北伐目標確定爲關中的後秦，在部署完留守都城建康的事宜之後就開始率領他的一大幫子將領開始北伐。
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在劉裕北伐的途中，遇到的最大的困難其實不是後秦的抵抗，而是沿黃河進軍路上對面北魏軍隊的騷擾，劉裕派朱超石過河列陣將北魏軍隊擊退，之後北魏軍隊就只在黃河北面跟着監視劉裕，不再主動進攻，劉裕消除了來自北魏的騷擾，得以專心對付後秦軍。
劉裕北伐後秦的時候，後秦正處於內憂外困當中，當時後秦君主姚興剛死沒多久。雖然面對咄咄逼人的東晉軍隊，但是後秦的宗室想得都是趁着亂世爭皇位，沒有幾個盡心盡力抵抗劉裕的，後秦內部擰不成一股繩，劉裕君臣則上下一心，形勢對於劉裕很有利。劉裕總共分五路伐秦，其實並沒有碰上相當難打的戰役，前後不到一年就攻入了長安，俘虜後秦主姚泓。
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然而劉裕義熙十三年(417)九月攻入長安，僅僅在長安呆了兩個月，關中還沒有完全平穩下來，還有一大串事情要處理的時候，劉裕突然慌慌忙忙從長安出發，回到建康，只留下自己年僅十三歲的兒子劉義真和幾個輔佐劉義真的將領王鎮惡、沈田子、王修等人鎮守關中，自己則率領大軍還都。
劉裕已經攻下長安，爲什麼不在紮根長安，以此爲基地，先平定河西的各股勢力，在向東謀劃對付北魏，再完成統一大業呢?以劉裕的能力以及行事風格原本是很可能這麼做的，但是劉裕選擇迅速回到建康，是因爲自己的大本營建康發生了一個變故，自己託付留守建康的劉穆之恰巧在這個關鍵時刻去世了。
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劉穆之是劉裕最信任也是最得力的一個謀臣，劉穆之於劉裕，相當於蕭何、張良於劉邦，諸葛孔明之於劉備。所以劉穆之一死，劉裕就失去了根本的依託，都城建康裏肯定還存在反對劉裕的勢力，要是他們趁這個時候發難攻擊劉裕留守的人馬，劉裕就可能失去根本，完全無所憑依。畢竟劉裕北伐的將士們家屬還都在建康，一旦建康有失，劉裕不可能可以好好地帶領着將士經營關中。因此劉裕必須立馬回到建康。
劉裕回到建康後不到一年，因爲劉裕沒有妥善安排鎮守關中將領的事宜，王鎮惡、沈田子、王修三人發生內訌，夏國的赫連勃勃趁機進攻，幾個月之內，劉裕北伐得到的土地全部喪失，劉裕兒子劉義真狼狽逃回，北伐碩果也蕩然無存。
