但是張綱投奔他之後，晉軍的攻城器械已經快要打造完備了，加上上次燕軍從地道裏偷襲的那次讓晉軍損失不少，劉裕心裏也是憋著火了，更重要的是，劉裕此時得知了一個令他深為震驚的消息，占據廣州的盧循和徐道覆趁著他北伐南燕，朝中兵力空虛的時候，已經起兵北上了。
而且告訴他這個消息的不是別人，正是他麾下的沈林子，沈林子一家先前是孫恩的屬下，而且頗得孫恩的重用，這次盧循來信說，他們已經在廣州造好了高大的樓船，軍器鎧甲也都準備好了，借鑒劉裕反桓玄的例子，聯絡他們就是為了在劉裕的身邊布下伏兵，等到他們起兵的時候，讓他們同時發動，隻要劉裕死了，這樣晉朝就會大亂，沒有了劉裕這個令他們深深忌憚地名將，盧循他們就誰也不怕了。（注：《宋書。列傳第六十。沈林子》）
可是沈林子覺得跟著劉裕混才有出頭之日，盧循他們再怎麼蹦躂也隻是小毛賊，哪比上劉將軍攻滅一國的戰績。盧循這次不僅通知了沈林子，順便通知了沈林子的同宗沈叔長，可是除了沈林子前來給劉裕報信之外，沈叔長到現在還沒有出現在劉裕的麵前。可以預見的是，他已經被盧循給說動了，當滅了孫恩之後，劉裕手下也收容不少五鬥米道的道徒，現在幾年過去了，劉裕也不知道他麾下到底有多少人還聽盧循的話。
所以，劉裕決定不等了，他要強攻廣固城，隻要廣固城一破，劉裕的大軍就可以南下守衛建康，而且朝中還有何無忌和劉毅兩個人，隻要他們能夠撐上幾個月，盧循他們這些跳梁小醜就蹦躂不起來。
到了二月四日晚，劉裕向麾下的所有將領下達了明日攻打廣固城的命令，而且是一定要攻下廣固城。可是有人提出了疑問，二月五日在皇家曆書中記載，乃是”往亡”之日，不利於行軍打仗，劉裕笑著說，“我往而敵亡，有何不可？”
正在這時，有一隻蒼鵝（灰色的大雁）忽然飛入了議事的軍帳之中，眾人都是驚詫莫名，也不知道這又是哪一出。劉裕屬下的胡蕃知道劉裕的心意，他一旦下定決心就絕不會更改，於是他靈機一動，“蒼是胡人的顏色，在出兵之前，有蒼鵝自動飛入我軍帳中，說明我軍明日一定能夠獲勝。”
次日，最後的攻城戰在一大清早就開始了，不得不說，張綱為晉軍設計的攻城車很是有用，不僅高大，最上麵的木板很堅固，還鋪了幾層生牛皮，再加上一些卸力的支架，城頭上的燕軍落下的滾木擂石也打不破它，還有油鍋的滾油、點燃的火把都不能使它燒著，箭矢就更不行了。在攻城車的掩護下，晉軍藏身於它之下，推著它向城門撞去，巨大的撞木撞得城吱吱作響。晉軍登上高大的飛樓，在下麵人推動下，藏身於其中的木箱子中，居高臨下的放箭，然後在接近城牆後，放下折疊好的懸梯，順著它登上城頭，與燕軍戰成一團。
這一次，劉裕是四麵圍攻，全力開火，上次檀韶因為失誤而劉裕降職，這次他攻城的時候最為勇猛，率領部下占據了城頭的一塊地方。在源源不斷的晉軍支持下，燕軍逐漸敗退，就在這時，慕容超的寵臣悅壽令人打開了城門，向劉裕投降。大兵如洪水湧入，晉軍便攻下了圍困八個月之久的廣固內城。
城破之時，慕容超率領著慕容氏的幾十名騎兵突圍而逃，沒有逃得多遠就被晉軍給抓住了，劉裕這時心裏正在惱火，問他為什麼不早日投降，慕容超不理睬。他雖然是個昏君，可是這膽子還是不小的，沒有向劉裕求饒，隻是托劉敬宣代為照顧自己的母親。慕容超被押往建康城處斬。結束了他從乞丐到皇帝，再從皇帝到亡國之君的跌宕起伏的一生。
攻破廣固之後，劉裕憤恨這一戰使北府軍傷亡慘重，要下令屠城，除了城中的女子悉數賞給北府將士之外，其餘的男子悉數處斬。這時剛投降的韓範就說，“晉室南遷之後，北方的漢人隻有依附強大的政權才能保全自身，他們本身是沒有錯的，而且他們總是漢人的血脈，今天王師前來北伐中原，是要把他們從異族手上拯救出來，但您卻要殺了他們，這與您的初衷不符啊。如果您今天殺戮過重，以後再有北伐的時候，想必他們也不會歡迎我們了。”
劉裕聽了覺得很有道理，這個韓範也看出他以後要北伐後秦，是個不錯的人才。即使如此，劉裕還是下令把宗室王公以下的三千鮮卑人全部斬首，他們的妻女全部沒入晉朝的官府，成為奴婢，再賞給這次北伐的有功人員。
大戰之後，就是齊地的治理事宜了。為了免除再有野心家占據廣固堅城作亂，劉裕派人拆了廣固的城牆，在它他的東邊，營建了北青州的新治所——東陽，羊穆之被任命為北青州刺史，而從南燕投降過來的韓範和封融也被封為郡太守。同時，檀韶也被封為琅琊太守，琅琊郡地處青州與建康之間的要道，北上是從這裏經過，這個要地自然要交給心腹之人才放心。
對於劉裕的大肆殺戮，宋代的司馬光老先生在編纂《資治通鑒》時狠加痛斥，說他有智謀勇略而沒有仁義之心，所以才沒有平定四海，成就一番大業。但是對比一下，司馬光所處的時代是深受儒家教化的時代，這個時代的皇帝都是以仁孝治天下，大臣們就是觸怒了皇帝也可以不死，這個情況如果在東晉那個年代實在是不可思議。
劉裕所處的時代，胡人縱橫北地百年之久，漢人深受其害，對於劉裕來說，慕容氏的族人就是一個定時炸彈，留下來再讓他們造反嗎？畢竟慕容氏他們是有前科的，當初慕容垂投奔符堅，到符堅勢弱時還不是背叛了他。如果今天劉裕也留下慕容氏的一脈族人，到時又出一個慕容垂怎麼辦？所以為了一勞永逸，劉裕就隻好選擇一個字，那就是殺。
話說南燕的慕容氏族人讓劉裕給殺得差不多了，北魏的慕容氏也給拔跋珪殺得幹幹淨淨，至於北燕，早兩年就快斷根了，在十六國時代混得風起雲湧的慕容氏家族從此消亡在中原大地之上。不，還有青海的吐穀渾一支，它一直在唐朝才被人給滅亡，可是至此以後，慕容氏再也沒有出現過橡樣的人才，什麼複國的春秋大夢，再無成為現實的可能。