409年6月19日，刘裕一路势如破竹，很快攻克广固外城，慕容超被迫集结残余部众退至内城自守。
广固城名扬四海，刘裕料想短期内很难顺利克服，于是下令兴筑三丈高的长墙，又挖掘深沟三道，进行严密包围，准备困死城中的鲜卑人。
除此之后，刘裕还大量招纳安抚归降的人，选拔任用贤能才俊，无论夷族还是汉人，都十分欢乐，纷纷呈献晋军所需的各样补给，刘裕后来索性停止了长江和淮河的后勤供应，只当地的粮食草料就足够维持军用。
此情此景，不由得慕容超不心烦意乱，派政府助理行政官张纲，前往后秦请求救援，又赦免了桂林王慕容镇，让他主管朝廷机要，兼任全国各军区总司令长官，然后十分诚恳地向他道歉，并询求救国之道。
慕容镇已是万念俱灰，有气无力地回说：“国家存亡全系陛下一人身上，如今大败而回，文武官员已有离散的心意，民心士气，全都丧失，局面至为凶险。
听说秦国正有内患，恐怕无力分兵拯救别人，我们也不必对他抱有希望，不然希望越大，失望也越大。
反观我们国内四散逃亡、回归营帐的还有数万人的规模，最好拿出金银财宝，作为悬赏，与敌人再做一次决战，如果上天相助，定可击败敌人，如果不幸落败，战死也算没留遗憾，总比关着门等死要好。”
慕容超更加悲观，正迟疑之际，宰相、乐浪王慕容惠提出了反对意见：“晋军在大胜之后，声势直冲霄汉，我们用残兵败将，与他们相对抗，岂不是自寻死路！刘勃勃虽然在朔方兴风作浪，但对秦国并没有构成太大威胁，而且秦国与我们分割中原，势同唇齿，怎么能不来救援？唯一值得担心的问题在于如果不派出大臣，就得不到重兵，政府最高行政长官韩范，受到两国的尊重，最好是派他前往求救，定有喜讯传来。”
慕容超已没了主意，全凭慕容惠安排。
于是由韩范带队出使后秦，作为最后的希望。
这时张纲已从长安归来，果然没有搬到救兵，但并非因为他官小位卑，实在是后秦无力干预。
有人曾对刘裕说过：“张纲有巧思，精于机械，如果让他制造攻城武器，广固一定可以迅速攻克。”
正好张纲回国时要经过东晋的势力范围，东晋泰山郡长申宣把他生擒，送给了刘裕。
刘裕便把张纲放到攻城用的楼车上，升到城头，让他绕城宣告：“刘勃勃大破秦**队，姚兴自顾暇，不用等救兵了！”城中将士脸色大变。
心理战术有时能有奇效，尤其在敌人处于劣势的情况下，往往有锦上添花的好处。
东晋每次有增援部队或朝廷使节到达广固城外，刘裕都秘密派出军队，在夜间南下，暗中会合，然后在第二天再军旗招展，锣鼓喧天地赶回来，造成一种大批援军不断涌入的假象。
经过刘裕的精心安排，广固城北的民众，携带武器、粮秣，归附东晋北伐兵团的，有时一天能有好几千人，城中的守将和慕容超的心腹，也有许多出城归附的。
此消彼长间，刘裕都不必动用武力，对广固的围攻，已显得越发猛烈，城中守军的压力也与日俱增。
除了主动投降的，南燕重臣张华、封恺等人，则在战场上被晋军生擒，慕容超万般恐惧，请求割让大岘山以南的土地，降为藩臣，以换取和平。
刘裕果断拒绝了。
姚兴得知刘裕那么嚣张，心里很不是滋味，可又实在无力出兵，只得派使节对刘裕施加言语上和心理上的压力：“慕容家与我们都是邻居，而且一向相处友好，你怎能逼迫至此！我们已派出铁骑十万人，进驻洛阳，你如果还不撤退，我们就下令让他们长驱直入！”
刘裕异常冷漠地听完了使节的话，把他叫到跟前说道：“告诉你们的姚兴，我征服燕国之后，休兵三年，就会夺取关中和洛阳，你们今天如果要送上门来，那很好，送得越快越好，都省得我再特意跑一趟。”
后秦使节当场吓尿，颤抖着俩腿地回国复命去了。
刘裕的机要军事总参议官刘穆之，听说此事之后，立刻赶赴前线，抱怨说：“我就怕你太冲动，所以得知秦使来访，第一时间就启程，想不到还是晚了一步，平常时候，事情不论大小，你都先跟我商议之后，再作决断，战场上互通信件多有不便，也能理解，但你也该仔细考虑，怎么可以脱口而出，意气用事？这些话并不能让敌人畏惧，反而会让他们恼羞成怒，如果广固不能攻下，而羌贼发动突击，我们能用什么抵挡？”
刘裕忍不住笑出声来，递上一杯茶给他压压惊，然后才解释道：“这是军事上的谋略，超出你了解的范围，所以才没有找你商量，请多见谅呐。两军交战，成败在于谁的行动更加迅速，他们如果有力量救援，一定怕我们知道，哪有先派人事先通知的道理！显然不过是一番大话空话，我**队长期以来，没有出过国境，羌人看到我们讨伐三齐，心里已经恐惧，再加上有刘勃勃不时骚扰，连自己的老命都保不住了，有什么能力救人呢？”
刘穆之彻底服气了，心想这个领导可真没跟错，别看是个大老粗，关键时刻却心细如针。
没过多久，二度求援的韩范也没能创造奇迹，姚兴屡遭败仗，确实分不出兵力救援南燕。
与韩范同行的南燕政府行政官张俊率先从长安回国，中途做出了一个重要的决定，那就是投降东晋，并向刘裕建议说：“燕国现在举国所期盼的，就是认为韩范会带领秦国援军归来，如果能俘虏韩范，让他们看到援军无望，一定会很快投降。”
刘裕以为不错，一面上疏朝廷推荐韩范担任散骑侍从官，一面写信给韩范，邀请归降。
此时韩范仍未东下，后秦外籍兵团指挥官王蒲，劝韩范留在后秦，韩范说：“刘裕不过一介小民，平地崛起，消灭桓玄，复兴晋国，而今又讨伐燕国，大军所指的地方，无不瓦解，定是有上天相助，不是人力所能办到的，而且燕国灭亡后，下一个必定就是秦国，我不可以受两次投降的侮辱。”于是带着刘裕的书信，向东晋北伐后团报道。
刘裕大喜过望，亲自带着韩范绕城一周，城中人心更加沮丧。
南燕的官员建议慕容超诛杀韩范全家，但慕容超认为韩范的弟弟韩卓尽忠皇家，没有二心，而且正是用人之际，不想过度杀戮，韩氏一族终于幸免于难。
但张纲的行为还是触怒了慕容超，使得慕容超大开杀戒。
刘裕让张纲负责制造攻城器械，张纲本是这方面的行家，做出的东西无不精密巧妙，慕容超大怒之下，把张纲的母亲倒挂在城墙上，活活砍下了四肢和人头。
410年正月1日，南燕终于挨过了艰难的一年，但新的一年却注定只能更加艰难了。
慕容超登上内城天门，在城上接受文武官员的新年朝贺，这个春节比以往任何一年都更悲惨，甚至远比做乞丐时更不如意，乞丐虽然食不果腹，但毕竟没有生命危险，更不会有尊严危机——已经触到尊严的低谷了，随便向周围走两步，都是上升的。
起初有人劝慕容超投降，他还暴跳如雷，径行诛杀，但渐渐地也意识到了眼前的处境，变得平静起来，政府行政官悦寿，不失其时地对慕容超说：“而今上天帮助盗贼作恶，我们战士凋零疲惫，单独困守一座孤城，外援的希望完全断绝，假如上天注定皇家的命运已到尽头，就连尧舜都得让位，陛下难道不考虑一条变通的办法？”
慕容超叹息道：“兴起覆灭，都是天命，我宁可战斗至死，也不想口衔璧玉投降求生！”
2月5日，广固内城已经毫无防守的实力，刘裕投入全部兵力，向城池发动猛烈攻击。
有人提醒刘裕说：“今天是往亡日，恐怕对军事行动不利。”
刘裕一脸无辜地反问道：“我往他亡，怎么会不利？”于是动员全军从四面八方同时进攻。
南燕败亡在即，悦寿不忍再见更多的杀戮，直接打开城门，迎接东晋北伐军，慕容超则怀着满腔的愤恨，率左右数十名骑兵，突围逃走，中途被晋军生擒。
国君既成俘虏，国都也已沦陷，南燕彻底没了希望。
刘裕责备他拒不投降之罪，慕容超神色不变，不发一言，只把母亲托付给了刘敬宣。
刘敬宣投奔南燕时，曾与慕容超有过几天的交情。
持续了近一年的北伐，终于告一段落，刘裕虽然大获全胜，但毕竟花费了大量时间，愤怒倒比兴奋更多，打算把广固城中的所有军民全都坑杀，妇女则全赏赐给将士。
散骑侍从官韩范紧急进言：“当初晋政府迁到长江以南，中原混乱不安，人民无依无靠，遇有强有力的首领，只好归附于他，希望得到保护，既建立君臣关系，做臣民的当然要为君王效力，广固人民都是古老的官宦世家，先帝遗留下来的人民，国家的军队为了铲除罪恶，拯救水深火热中的人民，才发动战争，结果却把他们全都活埋，那么人民将往哪里去？我认为从此之后，西北方的民心将永远都无法挽回了。”
刘裕心里虽并不同意这种说法，但还是表彰了韩范的劝谏，并且宽恕了士卒百姓，慕容鲜卑的王公贵族三千人，则仍旧难逃恶运，全被砍了脑袋，家属一万多人遭到严惩，或是为奴为婢，或是流放充军。
举世闻名的广固城也因为惹怒了刘裕，而被拆毁，26岁的慕容超不久便被送到建康，绑赴刑场斩首。
(本章完)