公元450年二月，魏军以10万之众南伐。刘宋守将纷纷弃城而走，除悬瓠城（河南汝南）外丢失了很多地方。南军对北军的畏惧可见一斑。拓跋焘亲率大军进攻宋悬瓠城，却久攻不克，只好退走。刘义隆觉得北魏胡儿的军力不过如此，上回北伐失败是由于手下那帮虾兵蟹将没有正确领会领导意图。刘义隆好大喜功，文治觉得自己做的不错，在武功方面更想有所建树，被一些阿谀的大臣一奉承，心里想着“封狼居胥”，向秦皇汉武看齐。恰好此时又得知拓跋焘诛杀了名臣崔浩，又见河道通畅，遂不顾多数大臣反对，于元嘉二十七年七月派遣大军讨伐北魏。
刘义隆以萧斌率沈庆之、申坦军为东路军，从江苏走水路入山东；以随王刘诞率柳元景军为西路军，从襄阳北上入河南。另有梁坦、刘康祖等几路北伐之军，但都是偏师。
东路军走黄河直入山东，连得乐安等数城。萧斌命王玄谟进攻滑台。滑台城小兵少，本不难攻。可王玄谟想进城掳掠财物，不让破坏城池，也不让用火箭攻城。同时王对来投军的中原义军非常不信任，不但任意拆散分配，还向其家人派饷，弄得人心大失。结果滑台攻了几个月也没攻下来。到了十月，拓跋焘亲自率军来救滑台。两军相接之际，王玄谟被魏军的威势吓得魂飞魄散，不战先逃。结果宋军大败，损兵一万余人，兵器粮草尽数丢失。魏军又用铁锁封锁黄河，宋军水军拚死突围，方才脱逃。魏军继续进兵山东，宋军锐气已失，虽分兵把口，但苦战不胜，不得不纷纷弃城。东路军北伐至此失败。
西路军进兵河南，沿路中原人纷纷响应，攻城略地，进展很快。柳元景继续进兵关中，连克陕城、潼关等地。而中路的梁坦、刘康祖等军也攻下长社，进逼虎牢，一时形势很好。但此时东路军已败，北魏军长驱进兵江淮。刘义隆震恐，急命西路军班师回救，结果西路军只好放弃所得各地回军，这场大规模的北伐至此以失败而告终。
北伐既败，魏军的南侵攻势却愈发锐利起来。魏将拓跋仁率8万骑兵攻寿阳，与刘康祖的八千步军进行了激烈的血战。刘康祖结车而营，固守待援。起初，防守稳固，但后来天空刮起了北风，拓跋仁施展火攻。刘康祖阵营大乱，最后刘康祖英勇战死，全军尽没。魏军猛攻寿阳，继而连续洗劫周边各地。
拓跋焘本人率军抵达彭城，为了出其不意，他绕过彭城，直指长江。这时宋将臧质领兵1万与之遭遇，结果被魏军杀得大败，臧质只带几百人逃入盱眙城。拓跋焘不攻盱眙，而是绕城南下，直逼宋都建康。刘义隆登城观魏军兵势，此时他心里不由想念檀道济，叹道：“若檀道济在，怎么会使胡马到此！”拓跋焘军中没有常备水军，并且北方人难以适应这里的气候，所以他无意攻取建康，于是主动放低姿态，希望能够以和亲方式换取和平，但是刘义隆不想和亲，太子等人尽力反对，但是遭到刘义隆几位贴身亲信的阻碍，最终未能和亲。接到刘义隆的拒绝之后，拓跋焘闻讯大怒，立刻命军队四处烧杀劫掠以破坏南朝的经济基础，半个月后退军北归。
路过盱眙时，拓跋焘命人向臧质要美酒，臧质封了一瓶人尿给他。拓跋焘大怒，挥军来攻。宋军顽强守御，此战异常惨烈，双方士兵的尸体遍布城壕内外。拓跋焘连续变换攻城方式，终因城固而无法得手。一个月后，魏军伤亡严重，且疫病流行，只得退军。魏军一路北撤，困守孤城的各处宋军都不敢追击，眼睁睁看着魏军北归。
这场战争结束了。南朝军民被魏军屠杀掳掠，损失不计其数。而魏军虽然也元气大伤但是损失却比刘宋要小很多。宋朝从此国力大减，“元嘉之治”就因为刘义隆一意孤行的北伐而草草收场了。
历史总是惊人的相似。当几百年后，中国的南北方再次出现了南北政权的对峙，南边还是一个以“宋”为国号的国家。姓赵的宋朝皇帝跟姓刘的宋朝皇帝一样好大喜功，不顾国力盲目北伐。而当时目睹此情此景的辛弃疾，想起南北朝时期的这段北伐，不由感慨万千，写下这“元嘉草草，封狼居胥，赢得仓皇北顾”的诗句。
南朝的盛世草草收场了。而北朝的北魏也不是只会连年征战的外邦夷族，拓跋焘死后，北魏的一后一皇开启了北魏的文治，加速了鲜卑族的汉化。这一后，就是被后人称作“千古第一后”的文明太后。说起中国历史上的皇后，人们首先会想到吕雉、武则天、慈禧。她们在其所在的时代都成为了手握至高无上大权的女强人。然而，人们总是忽略了一位。除了中国唯一的女皇帝武则天之外，堪称“千古第一后”的既不是吕雉也不是慈禧，而是南北朝时期北魏的冯后，也就是文明太后。这位文明太后的传奇历史，还要从拓跋焘死后说起。