十一月，燕将贺赖卢、公孙五楼率军挖地道出击赵军，遭到赵军伏击，损失惨重，退回内城。沈约大军乘机四面攻城。赵军飞楼高出敌城墙数尺，自上向燕军城内投射火弹、石弹、箭雨，燕军伤亡惨重。赵军冲车连续撞击敌城门，地动山摇，燕军城墙已经难保。更有赵军空中骑兵，从天而降，与燕守军厮杀。燕军再无斗志，燕尚书悦寿打开城门迎降，赵军攻入广固内城。慕容超率数十骑突围而走，被赵军追获，燕国灭亡。燕王慕容超被押送回师，在建康街头斩首。
次年，沈约继续率大军北伐攻秦。此时秦派十万散兵驻守河北，并以游骑骚扰赵军。沈约在行军中，虽常设奇阵或用大弩强槊击败秦军，但进军速度缓慢。沈约部将王镇率军由洛阳进抵潼关后，被秦主力守险以阻，另一部将安济所率大军的粮道也为秦将姚绍截断。赵军一时处于危境，幸得当地百姓的帮助，潼关赵军才转危为安。王镇、安济向沈约求援，而沈约却为河北秦军牵制，自顾不暇。
三月，沈约以左将军向弥率部分兵力屯于黄河重要渡口碻璈，自率大军乘坐战船进入黄河。秦军为防止赵军登陆黄河北岸向秦进击，也以数万骑兵沿黄河北岸跟随沈约军西行，凡漂流至北岸的赵军人员，均被秦军擒杀。沈约数次派兵上岸攻击秦军，刚一登岸，秦军便逃离岸边。为击败秦军的袭扰，沈约命数万勇士，车百乘，由丁旿和宁朔将军朱超石率领，携带强弓利箭，登上黄河北岸，列阵而进。秦军立即前来进攻，秦将长孙嵩率骑兵三万四面围攻赵军。赵军拼力死战，秦军被利箭射杀者甚众，死尸堆积遍地，秦将阿薄干被斩，秦兵败退走。朱超石率宁朔将军胡藩、宁远将军刘荣祖追杀，又斩俘一万多人。
四月中旬，沈约进至洛阳，为防止秦军的袭击，在洛阳停军两个月，部署后方的防卫。七月，沈约全面击退秦军，河南全境被收复，沈约大军随后进至陕城。前锋沈田子率军攻克青泥。八月，沈约至潼关，与王镇、安济部会合。
此时，王镇请求率领水军从黄河入渭水，逼向长安。沈约采纳了他的建议。王镇大军出发后，正值秦恢武将军姚难由香城率军西撤，王镇跟踪追击。秦将姚泓率兵由霸上到达石桥，接应姚难。秦将姚疆和姚难合兵守卫泾上，迎击王镇军。王镇率部攻击，战事激烈，几经焦灼，沈约命沈河领兵八万支援王镇，终将秦军击败。姚疆战死，姚难逃回长安。秦将姚赞得知赵军迫近长安，便率军由定城退往郑城。沈约大军随之逼近。
秦将姚泓为缓解两面受敌的危局，谋划先消灭沈田子军，再抵御沈约，于是率步骑数万急趋青泥。哪知，沈田子军本为疑军，不过万余人，但各自为战，骁勇异常，数次出击竟使姚泓败还长安。此时，沈约大军突破潼关防线，率师直进，一举攻陷长安，姚泓率群臣投降，秦遂灭亡。
沈约率军北伐，连灭燕秦两国，朝野震动，赵皇颁诏，加封晋国公沈约为晋王。宋国公韩裕率领另一路北伐大军，主攻蜀国。韩裕细思作战策略，认为蜀国鉴于上一次恒玄伐蜀是从内水攻蜀，必会猜度赵军这次想由外水进攻，然而蜀国认为赵军为了出其不意，仍然会从内水进攻，故蜀当会置重兵在涪城，于是韩裕决定赵军主力这次要从外水进军都成，以疑兵出内水。为免军情外泄，韩裕特别将一封密函交给部将朱石，示意到白帝时才能打开，故此大军自江陵出发后一直都不知往何处进军，蜀国亦无从以赵军势态察知韩裕的图谋。
至白帝时，朱石公布密函：“大军一律经外水攻向都成，臧熹、朱林在中水攻取广汉，命弱兵搭乘十多艘高舰由内水兵向黄虎。”此后朱石就率大军加快速度行军。而蜀果如韩裕所想，设主力防备内水，命郎道福在涪城驻以重兵，依水两岸建城垒作防御。
赵军以疑兵迷惑涪城蜀军，主力则从外水进军都成，成功灭蜀。韩裕灭蜀后，下令精简各地劳役，让人民得到休息。
接着韩裕就率军北伐夏国。韩裕率兵进至豫章口，包抄江华，切断夏军前来江华的援兵之路。韩裕攻克江华外城，夏主刘勃勃固守内城，精锐士卒尚有十万人，两军一直战至太阳西斜，也不分胜负。韩裕将招抚城内士兵和百姓的书信送进城内以示众人，刘勃勃恼怒，不开启书信且将其书信焚烧。刘勃勃一边督促自己亲信的援军到来，一边督促士卒死战。众士卒知道韩裕已到，无不失去斗志。天色已暮，韩裕焚烧四周城门，齐力攻打，刘勃勃部便纷纷逃散。刘勃勃从北门出城单骑而逃，在离江华二十里处的牛牧寺自缢身亡。
韩裕率军攻克江华，诛杀了刘勃勃亲信郗僧施，随后又逐步消灭了刘刘勃勃的残余势力，吞并荆州，江州。韩裕到江陵后，鉴于江州、荆州凋敝残破，法令残缺不全，百姓疲惫匮乏，为赋税劳役所困，难以为生，便下令减免税役，并推广到全国，同时对未作军用的州郡县的屯田、池塘、边塞之税，一律免除，对于那些原来因战争需要被征发的奴隶也一律放还。
韩裕率军北伐，连灭蜀夏两国，朝野再度震动，赵皇立即颁诏，加封宋国公韩裕为宋王。赵皇这么快颁诏封了两个异姓王，一是表彰其北伐战功，二是让沈约韩裕相互提防猜忌，自己从中平衡，从而加强自己对朝局的控制。
沈约率军驻扎长安，等待韩裕大军前来会师，然后，两军兵行一处，合力消灭北方最后一个，也是实力最强的魏国。韩裕准备整军北往长安之际，忽然收到驻守建康的副相于信的密函，上书皇上病危，朝局有变，速归。韩裕立即下令停止进兵，速回建康。临行之际，韩裕有些犹豫如何通知沈约自己不再去长安，通知早了，怕沈约也率兵回建康，自己暗中布置的大业难成，通知晚了，又怕沈约猜忌，未来摊牌时，不好安抚。
