魏永昌王拓跋仁率骑兵8万，自洛阳南进，连克宋悬瓠、项城（今河南沈丘），直趋寿阳。宋文帝恐镇守寿阳的豫州剌史刘铄被围，遂急令已向虎牢的安蛮司马刘康祖返回寿阳。
康祖得令后火速回师，在寿阳北数十里处，被拓跋仁的8万大军追及。康祖军仅有8000之众，军副胡盛之建议傍山依险，从小路返回寿阳。
康祖大怒，说：“寇今自送，不复远劳王师，犬羊虽多，实易摧灭。吾兵精器练，去寿阳裁数十里，援军寻至，亦何患乎”。
遂命将士结车营沿大道向寿阳进发。魏军仗恃人多，四面夹攻宋军，康祖率军奋战一天一夜，杀敌万余人。
魏军又分为3批，轮番进攻，并以马匹运草火烧宋军车营，康祖激励将士，拼死决战，终因寡不敌众，全军覆没。康祖身被10创，中流矢坠马而死。
北魏拓跋仁军围攻寿阳，并分兵袭扰宋马头、钟离等地。宋刘铄命将士烧掉寿阳四周庐舍，凭坚城固守。
十一月底，魏军各部进抵淮水一线。太武帝见彭城、寿阳等坚城急攻难下，遂决定置宋孤城不顾，渡淮南进，兵锋直指长江。
十二月初一日，北魏诸军渡淮南进：高凉王拓跋那出山阳（今江苏淮安）、永昌王拓跋仁出横江（今安徽和县东南）、中书郎鲁秀出广陵（今江苏扬州），太武帝自率大军直趋瓜步（今江苏六合东南瓜埠）。
魏军未带军粮，沿途本以抄掠为食。渡淮后得知宋盱眙（今属江苏）城有储粮，便猛攻盱眙。盱眙太守沈璞与辅国将军臧质奋力抵抗，魏军攻城不下，便绕城而过，继续南进。
魏军沿路烧杀抢掠，刘宋许多城邑守将望风奔逃。十二月十五日，太武帝军抵达瓜步，与建康隔江而对。
魏军到达长江北岸后，大拆民房，割苇造筏，声言渡江。建康震动，宋廷上下一片恐慌。
宋文帝命令建康内外戒严，悉发丹阳（治建康）地区丁壮为兵，王公以下子弟皆从役。
领军将军刘遵考等将兵分守建康津要，派水军沿江巡逻，“上接于湖，下至蔡州，陈舰列营，周亘江畔，自采石至于暨阳，六七百里，船舰盖江，旗甲星烛”。
文帝又命太子刘劭总统水军，出镇石头城（今南京城西），丹阳尹徐湛之守石头仓城，吏部尚书江湛兼领军，总统军事。
文帝悬重赏购太武帝君臣首级，斩太武帝首级者，封八千户开国县公，赏布绢各万匹，金银各百斤。又募人将毒酒置江北空村中，欲以毒死魏军将士。
太武帝虽声言渡江，其实是虚张声势。魏军逞一时兵威，从黄河北岸一直打到长江北岸，连过刘宋青、冀、兖、徐、豫、南兖6州，沿途烧杀抢劫，遭到江淮人民的强烈反抗，他们纷纷以坚壁淸野对抗魏军。
魏军抄掠无所得，军资奇缺，人马饥乏。同时魏军屯长江北岸，前有长江天堑，没有强大水师无法渡江，后有刘宋6座州治坚城未破，难免有后顾之忧，而且沿路征战，士马损失过半，因而魏军此时已是强弩之末，退兵乃是大势所趋。
元嘉二十八年（451年）正月初一，太武帝大会群臣于瓜步山上。初二，魏军掠民户5万余户，焚庐舍撤军北还。
魏军在返回途中为了解决军粮，再次围攻盱眙，守将臧质率领将士英勇抵抗。
魏军先后筑长围，施以钩车、冲车等器具连续攻城，宋军以相应办法抵抗。魏军乃“肉薄登城，分番相代，坠而复升，莫有退者，杀伤万计，尸与城平”。
魏军猛攻20余日，盱眙岿然不动。二月二日，太武帝因北魏军中多疾疫，又有人告以宋廷命彭城守军断其归路，并遣水军自海入淮来攻，遂撤盱眙之围北还。
魏军路过彭城时，刘义恭畏惧不敢截击，魏军驱迫掳掠来的民户万余口宿于彭城几十里处的安王陂，诸将皆请出击，义恭不许。次日，宋文帝诏令义恭全力追击魏军，义恭才遣将追击。
魏军已得知此讯，将万余口百姓全部杀掉，平安撤回魏境。这场持续半年多的宋魏战争，以刘宋失败而告结束。
刘宋元嘉末年的宋魏战争，以刘宋的主动北伐而开始，又以刘宋的最后失败而告终。刘宋不仅没有能收复河南失地，反而使魏军长驱直入，大片领土遭魏军蹂躏。
北魏在战争中，采取的是前期防御、后发制人的战略方针，兵锋南向，饮马长江是它的既定目标。
因而在时机成熟之后，北魏立即以数十万骑兵反击，扫荡刘宋江淮6州之地，直逼刘宋京师建康，宋军无力反击，魏军最后主动撤军。
魏军是这次战争胜利的一方，刘宋是失败的一方。
这次战争以南败北胜的结局告终，不是偶然的。战争是政治、经济、军事、外交等多方面的较量，宋魏双方在这些方面有着明显的差异。
先看刘宋，从政治上看，刘宋初年虽号称盛世，但东晋以来君权衰弱、权臣专制朝政的局面并没有根本改变，宋文帝本人就是在权臣徐羡之、谢晦等人策划的宫廷政变中登上皇帝宝座的。
权臣功高震主的阴影，始终笼罩着宋文帝。如功高位重的名将檀道济，曾参与宫廷政变，而身遭猜忌被杀，这就导致了刘宋北伐时缺乏将才，不得不以庸才将领统兵。
而且宋文帝唯恐军权旁落，不敢放手使用将帅，“而遥制兵略，至于攻日战时，莫不仰听成旨”。这实际上等于捆住了将帅手足，很难发挥他们的指挥才能。
刘宋初年所谓“财阜人丰”的“小康”局面，只不过是与乱世比较而言，其经济实力不足以发动大规模的战争，所以临战还须向全境富民借贷军资。
从军事上看，刘宋兵力十足，靠战征发庶民补充，缺乏军事训练，战斗力很差，加之刘宋军队多为水军、步兵，缺乏战斗力较强的骑兵，因此从整体上说，刘宋的军事实力远不如北魏强大。