在此之前，宋文帝趁北魏使者返回的机会，告诉北魏皇帝说：“你赶紧归还我国黄河以南的土地！不然的话，我就要让全体将士尽全力攻打你。”北魏皇帝正商议讨伐柔然，听到这话大笑，对大臣们说：“刘宋这些像龟鳖一样的小子，自己都顾不上自救，能有什么作为！就算他们真敢来，要是不先消灭柔然，就是坐等敌人来攻，陷入腹背受敌的境地，这不是好计策。我出兵的决心已经定了。”
庚寅日，北魏皇帝从平城出发，派北平王长孙嵩、广陵公楼伏连留守都城。北魏皇帝从东路前往黑山（今内蒙古包头西北），派平阳王长孙翰从西路前往大娥山，约定在柔然王庭会师。
五月壬辰日初一，发生日食。
王敬弘坚决辞让尚书令一职，上奏章请求返回东部家乡。癸巳日，宋文帝改任王敬弘为侍中、特进、左光禄大夫，准许他返回东部。
丁未日，北魏皇帝抵达漠南（今蒙古高原大沙漠以南地区），留下粮草辎重，率领轻骑兵，每人配备两匹马加速袭击柔然，抵达栗水（今蒙古国克鲁伦河）。柔然纥升盖可汗此前没有防备，原野上到处是百姓和牲畜，众人惊慌逃散，没人能收拢部众。纥升盖可汗烧毁营帐，向西逃走不见踪迹，没人知道他去了哪里。他的弟弟匹黎先统领东部部落，听说北魏军队来犯，率领部众想前往与哥哥会合；途中遇到长孙翰的军队，长孙翰截击他们，大败匹黎先，杀死他手下的首领几百人。
夏国君主赫连定想重新夺回统万城，率领军队向东抵达侯尼城（今陕西靖边附近），因不敢前进而返回。
河西王沮渠蒙逊讨伐西秦，西秦王乞伏暮末留下相国元基镇守枹罕（今甘肃临夏），自己迁都到定连（今甘肃临夏东南）。
南安太守翟承伯等人占据罕幵谷（今甘肃临夏西南）响应北凉，乞伏暮末打败他们，进军到治城（今甘肃临夏西北）。
西安太守莫者幼眷占据沠川（今甘肃临洮南）反叛，乞伏暮末讨伐他，却被莫者幼眷打败，返回定连。
沮渠蒙逊抵达枹罕，派世子沮渠兴国进攻定连。六月，乞伏暮末在治城迎击沮渠兴国，活捉了他，又追击沮渠蒙逊到谭郊（今甘肃临夏西北）。
吐谷浑王慕容慕瓂派弟弟慕容没利延率领五千骑兵，会合沮渠蒙逊讨伐西秦，乞伏暮末派辅国大将军段晖等人截击，大败他们。
柔然纥升盖可汗逃走后，部落四处溃散，躲藏在山谷中，各种牲畜散落在原野上，没人收拢。北魏皇帝沿着栗水向西行进，抵达菟园水（今蒙古国图拉河），分派军队搜索征讨，范围东西达五千里，南北达三千里，俘虏和斩杀了很多柔然人。高车各部落趁北魏军队的威势，劫掠柔然。柔然各部族先后向北魏投降的有三十多万户，北魏缴获战马一百多万匹，牲畜、车辆、营帐遍布山野沼泽，数量大概有几百万。
北魏皇帝沿着弱水（今蒙古国扎布汗河）向西行进，抵达涿邪山（今蒙古国阿尔泰山脉东南部）。将领们担心深入敌境会有埋伏，劝北魏皇帝停止前进，寇谦之把崔浩的话告诉北魏皇帝，但北魏皇帝没有听从。秋季七月，北魏皇帝率领军队向东返回；抵达黑山时，按照战功大小，把缴获的物资分别赏赐给将士。不久后，北魏皇帝从投降的柔然人口中得知：“可汗此前就有病，听说北魏军队来了，不知所措，于是烧毁帐篷，用车子载着自己，率领几百人进入南山（今蒙古国南部山区）。百姓和牲畜聚集在方圆六十里的地方，没人统领，当时距离北魏军队只有一百八十里，因追兵没到，才慢慢向西逃走，只有这部分人得以幸免。”后来又听凉州的胡商说：“如果当时再前进两天，就能把柔然全部消灭了。”北魏皇帝对此非常后悔。纥升盖可汗因愤懑抑郁而去世，他的儿子郁久闾吴提即位，号称敕连可汗。
武都孝昭王杨玄病重，想把国家交给弟弟杨难当。杨难当坚决推辞，请求立杨玄的儿子杨保宗，自己辅佐他；杨玄答应了。杨玄去世后，杨保宗即位。杨难当的妻子姚氏劝杨难当自己称帝，杨难当于是废黜杨保宗，自称都督雍、凉、秦三州诸军事、征西大将军、开府仪同三司、秦州刺史、武都王。
河西王沮渠蒙逊派使者送三十万斛粮食到西秦，想赎回世子沮渠兴国，西秦王乞伏暮末不答应。沮渠蒙逊于是立沮渠兴国同母弟弟沮渠菩提为世子。乞伏暮末任命沮渠兴国为散骑常侍，把自己的妹妹平昌公主嫁给了他。
八月，北魏皇帝抵达漠南，听说高车东部部落驻扎在巳尼陂（今俄罗斯贝加尔湖），人口和牲畜很多，距离北魏军队有一千多里，就派左仆射安原等人率领一万骑兵进攻。高车各部落前来投降的有几十万户，北魏缴获马、牛、羊一百多万头。
冬季十月，北魏皇帝返回平城。把柔然、高车投降归附的百姓迁到漠南，东起濡源（今河北滦河上游），西到五原阴山（今内蒙古阴山），在这三千里的区域内，让他们耕种放牧，并向他们征收赋税；命令长孙翰、刘絜、安原以及侍中、代郡人古弼共同镇守安抚他们。从此，北魏民间的马、牛、羊和毛毡、皮革价格都变得低廉。
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