大明二年（458年）四月，孝武帝刘骏遣积射将军殷孝祖在清水（济水下游）东岸（滑台附近）建筑两座城池。
北魏方面认为威胁到了它的南部边境。
北魏文成帝拓跋浚派北魏散骑常侍、镇西将军、天水公封敕文和北魏陇西王源贺率军侵犯刘宋青州，又使北魏窟坏公、五军公等率马、步军数万人渡过黄河下游的济水企图攻占刘宋在淮河以北的青州等地。
刘宋青、兖二州告急，孝武帝以颜师伯为青州刺史，调左军将军崔道固、右卫将军垣护之、屯骑校尉庞孟虬与积射将军殷孝祖等赶赴前线，后又派遣司空参军卜天生率领后军与颜师伯等人会师，一起抗击北魏大军。
颜师伯一月之内四战四捷，斩杀北魏大将树兰、窟坏公、五军公等人，击溃魏军，封敕文大败，向北魏朝廷求援。
十一月，北魏派遣征西大将军皮豹子与诸将率骑兵三万援助封敕文，颜师伯统军奋力抵抗，皮豹子被颜师伯的参军焦度刺中，坠马出逃。
皮豹子率领残军绕道攻进刘宋高平郡附近的垣苗寨，结果久攻不克。
与此同时，卜天生、殷孝祖等宋军将领又率军击溃清水方向的北魏大将张怀之和北魏陇西王源贺，封敕文等人狼狈逃走。
魏军全线溃败，皮豹子也从高平撤军。宋军乘胜追击，接连收复杜梁、申城、临邑、縻沟等在元嘉北伐期间被北魏侵占的济水北岸的城池，宋军将魏军赶回了黄河下游的北岸。
魏军撤军途中，投河淹死的士兵不计其数。
宋孝武帝听闻前线战报，嘉奖前线宋军战功，下诏说：“北魏驱派贼军，图谋侵掠边塞，辅国将军、青冀二州刺史颜师伯，运用谋略，指挥军队，随机应变。
青州守军奋力搏斗，数月之中，多次报捷。下属将领指挥的军队和其他援军，也十分英勇，齐心协力报效国家，屡次斩杀北魏首领，大量歼灭敌人。
朕因此大为嘉许赞叹，由衷高兴。宜派遣使者慰劳，并命令辅国将军府详细考评战功，及时上报朝廷。
宋孝武帝在他的在位十二年，除平定早年叛乱的刘义宣外，还先后诛杀了南平王刘铄和武昌王刘浑，平定了竟陵王刘诞、海陵王刘休茂的叛乱。
元嘉三十年（453年），南平王刘铄因归顺较晚，同时在任藩王时，两人关系就不睦，刘铄时常讥辱当时最不被文帝重视的刘骏。
在刘劭弑杀文帝后，刘铄更归附刘劭，据兵对抗刘骏，刘劭败亡后，方才投降，被刘骏拜为司空。刘骏在基本稳定政局后，以刘铄有异志，赐药死，时年二十三。
孝建二年（455年），因武昌王刘浑与左右人戏作檄文，自封楚王的事件泄露。
孝武帝命有司奏免刘浑为庶人，绝属籍，发往始安郡，并遣员外散骑侍郎戴明宝诘责，逼令自杀，时年十七。
大明三年（459年），竟陵王刘诞知道孝武帝畏忌他，也暗作准备，借口魏人入侵，修整广陵城池，积聚粮草兵器以自固。
有人告刘诞欲反，孝武帝下令将刘诞降爵，刘诞不服，抗命不受，并杀兖州刺史垣阆，据广陵谋反，并邀淮北诸镇参与。
孝武帝命以始兴公沈庆之为车骑大将军、南兖州刺史，将兵讨刘诞，围广陵。城破，刘诞被杀，时年二十七。孝武帝听到广陵已破，刘诞死，高兴极了。
他出宣阳门，命左右皆呼万岁。侍中蔡兴宗陪侍，独不呼万岁。孝武问他：“卿何独不呼？”蔡兴宗说：“陛下今日正应涕泣行诛，岂得皆称万岁！”孝武帝听后，默然回宫。
大明五年（461年），海陵王刘休茂因性情急疾，欲自专，不满天天被刘骏派出的典签官监视，于是起兵杀了典签官，还未出内城，就被当地官军杀死，时年十七。
孝武帝刘骏统治末年，一改前期的息兵简政的风格，开始居傲自满。
大兴土木，扩建宫室，墙上和柱子上都用锦绣装饰，又倾尽府藏，大行赏赐宠爱的妻妾和臣属，更毁当年武帝所居密室，兴建玉烛殿。
此外，刘骏末年，好酒奢靡、贪财好利，甚至和进京刺史一块儿赌博，限令他们进献贡奉，直到把他们的钱赢光才停止。
史书称他晚年“终日酣饮，少有醒时”经常是伏在案几上昏睡过去，有时一旦外面有急事呈奏，他马上抖擞精神，整理好容装，一点酒意都没有，接着就批改公文。
孝武帝晚年动员大量民力，在龙山开凿山路几十里，厚葬殷贵妃。
自从江南有葬礼以来，还从来没有过场面这么隆重的葬礼。在几次和臣属来到殷贵妃的墓前凭吊时，更大加赏赐哭殷贵妃哭得很悲伤的臣属，刘德愿因此得到了豫州刺史的官职（未上任）。
大明七年（463年）十二月，浙江等地因为剧烈旱灾，造成严重的大饥荒，浙江十分之六的户口饿死逃散。但此时孝武帝刘骏已经病重。
大明八年（464）正月六日，孝武帝在病床下诏说：“东方去年收成不好，需立马组织货源赈济。贩米粟的商人，不征收途中杂税。”
同年二月又在临终前，下诏说：“去年东方干旱，收成锐减。穷困之家离乡逃荒，流落街头，我很同情他们。
可开仓放粮给建康、秣陵二县，适时赈济。若救灾不及时，导致社会动荡，要严加法办。”
大明八年（464）二月十六日，宋孝武帝刘骏在玉烛殿驾崩，时年三十五岁。
遗命太宰刘义恭、尚书令柳元景、始兴公沈庆之、尚书中事颜师伯、领军将军王玄谟，五人担任辅政大臣，辅佐太子刘子业。
同时诏令“刘义恭和柳元景进入内城居住，朝廷事务，无论大小，全都要奏启二人。国家大事要和始兴公沈庆之商量决定。
如果有军务，就全都委托沈庆之处理。尚书府的事务，托付给颜师伯处理。统领外监事务，交给王玄谟处理。”
七月三日，宋孝武帝刘骏葬于丹阳秣陵县岩山景宁陵，上庙号“世祖”，谥号“孝武皇帝”。