不久之後，劉裕就知道了確實的消息，因為慕容超派去的第二波求援使團回來後發現燕國全境都被晉軍給占了，現在還停在秦燕邊境，這使團裏有一個尚書名叫張俊的人偷偷地向劉裕投誠了。張俊看到廣固還沒有攻破就向劉裕獻計，“廣固城裏的人到現在還在死撐，就是想等韓範所請的援兵，不如您去把韓範請來，讓他們斷了最後的念頭，到時不費吹灰之力就可以攻破廣固城。”
劉裕聽了也覺得有道理，馬上修書一封去韓範，劉裕在信中表明，他已經向朝廷請命，任他為散騎常侍，要知道這散騎常騎可不是平常人能夠擔任的，他是皇帝身邊的幕僚，清貴之職，就是在晉朝也是出身世家望族的人才能擔任。而劉裕的屬下現在都沒有幾人擔任這個職務。
這時後秦的長水校尉王蒲國也勸韓範留在後秦做官，韓範卻說，“劉裕這個人起自草莽，從他這些年所做的事來看，先是在國內誅孫恩，桓玄之亂，興複晉室，現在舉兵伐燕的時候，又是所向無敵，大概是上天眷顧之人，沒有人能阻擋他的腳步。老夫猜他這次攻滅燕國之後，下次還會再伐秦國，要是我現在投降了秦國，他再次伐秦的時候，老夫還要再受一次投降的屈辱嗎？”
韓範到了廣固。劉裕讓韓範上了雲車朝小城裏的人喊話，勸他們投降。這下小城裏的人那真是絕望了。有大臣向慕容超提出來，韓範投降敵國，罪不容誅，應該滿門抄斬。可是慕容超沒有同意，他認為韓範的兄弟韓卓是個忠臣，沒有同意這個建議。可是慕容超真的有這麼好心？居然肯放過韓範這個叛臣？從他後麵的一係列所作所為來看，顯然是不可能的，隻是因為韓卓現在是燕國的領軍將軍，掌握兵權，在這個緊要的關頭，慕容超要是真起了什麼念頭，恐怕他自己就先要死無葬身之地了。
盡管不能動韓範的家屬，但是對於另一個叛臣張綱，慕容超的脾氣就沒有這麼好了，當初慕容超退守內城的時候，把東西兩廓的大臣和家屬們全部擄入宮城，或許時間緊急，也有一些漏網之魚，要不然他也不能支撐如此之久，早被城裏的人給獻出去了。這張綱的老母親如今就在小城之內。慕容超看著晉軍用張綱製造出來的攻城器械攻打內城，使得他損失慘重，馬上就下令把張綱的母親抓出來倒吊在城牆上，先斷四肢，最後才砍了她的頭。
在九月的時候，朝廷又加封劉裕為太尉，中書監兩個職務，劉裕堅絕推辭了。這兩個職務算是人臣之頂峰了，他覺得自己功勞還不夠支撐這種威權，更不想從此就呆在朝廷中。以後還有伐秦這個大事等著他呢。
自此之後，劉裕的攻勢越加淩厲，盡管小城裏的傷亡也不小，可是它不愧是百年以來經過幾代人精心打造的軍事防禦堡壘，晉軍自身的傷亡也在不斷擴大。
小城裏的人都知道城破之日不遠了，守兵雖然還在堅守崗位，但大多都沒有士氣，隻有他們的皇帝慕容超還是堅持死不投降，負責管理檔案藏書的蘭台令張光，這時也出言讓慕容超請降，可是慕容超勃然大怒，不顧自己皇帝的身份，親手殺死了張光。
夏去冬來，自409年七月劉裕攻下廣固外城以來，屈指一算，這圍城都已有半年了，現在馬上就要過年了，在過春節的時候，慕容超和燕國的大臣是在廣固城頭上舉行的新年朝會，既然是過年，這賞賜總是少不了的，慕容超派人把軍中的馬殺了給守城的士卒加餐，另外大臣們也有多有封賞。要是他早有這麼大方不知道會不會落到這個地步？（《晉書。慕容超載記》）
慕容超拉著他心愛的魏夫人，看著城下晉軍正在熱火朝天的製造著攻城的器械，而且這行營也是無邊無際，層層疊疊，不知道有多少晉軍圍城，兩人都是相擁而泣。
後人對於這個情景作詩歌唱，還被收入《樂府詩集》之中，但是這首歌的名稱卻叫《慕容垂歌辭》，前人認為這首詩裏的慕容是為慕容垂，但是縱觀慕容垂的一生，從來沒有被晉軍圍城的記載，所以應該是前人記載錯了的，此詩中的慕容指的是慕容超。
“慕容攀牆視，吳軍無邊岸。我身分自當，枉殺牆外漢，
慕容愁憤憤，燒香作佛會：願作牆裏燕，高飛出牆外，
慕容出牆望，吳軍無邊岸。咄我臣諸佐，此事可惋歎。”
或許是過年之後，魏夫人的眼淚刺激到了慕容超的自尊心，因為城破之後，美麗的魏夫人也就不知道屬於哪個晉軍將領了，慕容超不甘坐以待斃，派了他的心腹公孫五樓和慕容賀賴盧兩人悄悄地挖了地道，然後出城偷襲晉軍，或許燕軍半年的閉門不出讓晉軍有點鬆懈大意了，檀韶所管的那一段圍牆被燕軍所攻破，就連那一邊的攻城器械也被燕軍給燒了，為此，劉裕大怒，下令降了檀韶的職。
這時，有一個術士來向劉裕前來獻策，“當年曹嶷初建此城，石虎也是攻之不下，後來有人向石虎獻策，讓他把沂山中澠水上遊的五龍口給堵了，這廣固城裏的水源就會斷絕，不久，曹嶷果然自動出降了，後來慕容垂在這裏攻打段氏鮮卑段龕時，也是用的這個計策，不如將軍現在也用此計。”（《晉書。慕容超載記》）
劉裕一聽大喜過望，馬上派人去沂山把五龍口堵了，果然不久之後，城裏一半以上的人都因缺水患上了軟腳病，這出城投降的人也是越來越多，弄到最後，慕容超的寵臣悅壽也勸他投降，“陛下，現在老天都在幫著晉軍，我們的將士手腳無力，已經不能再戰鬥了，加上外援也沒有，城中現在也是人心向背，看來是天數如此，命裏該絕啊。就是堯、舜這種聖明之君遇到了這種情景也是回天無力的啊。陛下為什麼不變通一下？”
當初接慕容超初到南燕的時候，就是這個悅壽接待慕容超的，後來在慕容超被封太子時也是出了大力的，所以他算是慕容超的心腹。慕容超聽了這話也沒有怪他，隻是歎息一聲，“興亡都是上天注定，我寧願舉著刀劍戰死沙場，也不願口銜玉壁投降。”
廣固能夠堅守這麼久，除了它本身不好攻打之外，劉裕也是想行不戰而屈人之兵的計劃，畢竟真要強攻，對晉軍的損失肯定會很嚴重了。以前的攻擊都是打打就退，隻是讓城裏的人日夜不安，提心吊膽。