赵皇叹道：
“韩裕也投奔恒玄，看来我大赵国运已衰，难于挽回。”沈约道：
“韩裕投奔恒玄，被大张旗鼓的宣扬，这多半是恒玄的主意，意在断韩裕后路，也显示自己已无对手。”桓玄为消除隐患，欲瓦解韩裕和沈约的军队，大力降职甚至剿杀韩沈两系的旧将。正在桓玄盘算之际，韩裕也在暗中和沈约联络，伺机反攻桓玄。沈约以称病为由，不愿直接率兵抗击恒玄，但愿背后助阵：
“韩兄尽可全力攻敌，我做韩兄屏障，保君无后顾之忧。”几个月后，韩裕以打猎为名，聚集兵将三万余人，在京口举兵起义，歼灭了桓玄在此的兵力，杀死其第桓修。接着，众人推韩裕为盟主，传檄四方，各地纷起响应。桓玄自从获悉韩裕率众起义后，成天忧心忡忡，想不出对策。有人道：
“韩裕等力量弱小，哪里具备成气候的力量，陛下何必担忧呢？”桓玄回答道：
“韩裕堪称当代雄才，诸多将领与他联合起来，共举大事，怎能说他们不会成功呢？”
桓玄先派手下猛将吴甫之及皇甫敷带领精兵抵抗韩裕。韩裕与吴甫之在江乘展开大战。韩裕兵力比吴甫之少，但其士气高昂，一举破敌，斩杀吴甫之。韩裕大军至江乘以南的罗落桥时与皇甫敷激战，战事胶着。恒玄又追派援军围攻韩裕，韩裕有陷入重围的危险。危急关头，长时不理朝政的沈约忽然命令李亭之率五万大军，阻击恒玄援军。韩裕趁着这喘息之机，一举斩杀皇甫敷。恒玄大怒，本欲斩杀沈约，但惮于沈约在朝堂中的声望，而且沈约在京城还掌握不少城防守军，只得暂缓行事。
三月，韩裕进攻覆舟山，并命弱兵登山，持着旗帜分道而行，营造四周皆有士兵，数量很多的假象。恒玄守军惊恐不已，而且恒玄守军中派系林立，都想保存自己实力，面对韩裕没有斗志。韩裕大军进攻，趁夜火烧连营，击溃桓玄守军，桓玄弃城西逃。
韩裕因功被封宋国公，受任丞相，总理朝政。恒玄理政时期，政治混乱，百官放纵，百业废弛，桓玄虽然也想整治，但众人都不听他的，韩裕以身示范，先以威严约束宫廷内外，百官皆认真供职，二三天时间内，风气大变。韩裕逐步淘汰供职不力的士族出身官员，代之以寒门出身官员，引起士族不满，但也得到普通寒门大众的民心。
恒玄势力仍在荆州盘据，并反攻江陵，两年后，赵军才再收复江陵，斩杀恒玄，驱逐当地桓氏势力，韩裕终于完全掌控赵国政局。韩裕决意北伐，以立不世之功。如今，手掌重兵的朝臣除了韩裕，就是沈约。韩裕力邀沈约一同北伐，计划是两人各自统领主力兵马，兵分两路北伐，扫荡北方诸国，最后会师于长安。沈约欣然同意，谢志却道：
“韩裕近来愈发骄横，隐有谋逆之心。此次，他邀你一同北伐，私心难测。”沈约微笑道：
“他当然不放心独自北伐，而将我留在京城驻守。北伐一直是我的心愿，我也没有理由拒绝。”经过协商，谢志、于信担任留守副相，共决内务。临行前，沈约对妻子杨雪道：
“此次北伐，时日久长，平日可通过书信和飞鸽传书以慰相思，但如遇紧急情况，可携孩子和家人直接去临近的密云大营，那里防守坚固，极为可靠，可保一时平安。”杨雪记下，红着眼睛，一再嘱咐沈约保重身体，征战当心。
沈约率军直指燕国。他于四月自建康率水师入泗水，五月，进抵下邳，留下船舰、辎重，改由陆路进至琅邪。沈约为防燕军出铁骑断其后，所过要地皆筑城垒，留兵防守，故而进军缓慢。燕军恃勇轻敌，对赵军进入其境不以为虑。燕国征虏将军公孙五楼道：
“我军可凭据大岘山之险，使赵军不能深入。防守时，坚壁清野，断赵粮道”。但此等良策，未被采纳。六月，沈约未遇太多抵抗，就过莒县，越大岘山。燕王慕容超先遣公孙五楼、贺赖卢及左将军段晖等，率步、骑兵八万进据临朐防守。慕容超得知赵兵已过大岘山，自率步骑十万继后。
燕军至临朐，慕容超派公孙五楼率铁骑前出，控制临朐城南的巨蔑水，与赵军前锋孟龙符遭遇，战事激烈。双方铁骑尽出，正面对冲，杀声震天，血肉横飞。孟龙符身先士卒，军威颇盛，公孙五楼最终战败退走。
沈约以战车四千辆分左右翼，兵、车相间，骑兵在后，向前推进。赵军进抵临朐南，慕容超派精骑前后夹击。两军力战，胜负未决。沈约遣参军胡藩及檀韶、建威将军向弥率军绕至燕军之后，包抄攻击燕军。燕军慌乱，赵军乘虚攻克临朐。慕容超单骑逃往城南左将军段晖营中。沈约纵兵追击，再次大败燕军，段晖等十余将被斩，慕容超趁乱逃还广固。沈约乘胜追击北上，攻克广固外城。慕容超退守内城。沈约筑围困之，招降纳叛，争取民心，并就地取粮养战。慕容超被困于广固内城，先后遣尚书郎张钢、尚书令韩范，驰往秦国求援。
秦国皇帝孟坚死后，姚兴率领残部，重建秦国，所辖范围虽然大大减少，但还是北方实力强大之国。秦燕结成同盟，共抗外敌。姚兴接到慕容超求救信后，立即起兵驰援。秦主姚兴派卫将军姚强率步、骑兵十万，与凉阳守将姚绍汇合，统兵共二十万救燕，并遣使向沈约宣称，秦以二十万兵凉阳，若赵军不还，当长驱而进。
沈约认为姚兴虚张声势，不为所动。不久，夏主刘勃勃欲攻占秦国地盘，率军击败姚兴于贰城。姚兴遂令姚强撤兵回援。慕容超久困于广固，不见秦国援兵，欲割地、称藩于赵，沈约不允。燕国大臣张华、封恺、封融及尚书张俊相继降赵。九月，沈约截获为借兵去秦国的韩范，使其绕城而行，以示秦国救兵无望，城内燕国守军惊恐，士气低落，偷逃投降者甚众。十月，赵军制成飞楼、冲车等各种攻城器具，加强攻防能力。
