获授侍中、车骑将军、开府仪同三司、扬州刺史、录尚书事，兼徐兖[yǎn]二州刺史 ，掌握朝政大权。

东晋自偏安以来一直面临着北方的威胁，刘裕想出师北伐以建功立业，于是上表皇帝主张北伐， 朝廷同意了他的要求。义熙五年（409年）四月，刘裕大军由淮河入泗水（今江苏淮阴西南）；五月，到下邳（今江苏睢宁西北）。刘裕下令把船只、辎[zi]重留下，军队改走陆路步行到琅琊（今山东胶南县西南夏河），沿路的重要关口，都筑城派兵防守来抵御南燕军的袭击。在临朐（今属山东）东南，有地形险峻的大岘关（今山东一水县北穆陵关），但是南燕主慕容超自大轻敌，拒绝采纳大臣公孙五楼关于派兵扼守大岘的策略，而让刘裕军队轻易越过大岘山。刘裕入岘后，认为军队已过险要之处，每个人也都有决死之心，并且不用担心缺粮的问题，征伐南燕必然胜利。

义熙五年（409年）六月，慕容超派左军段晖、辅国贺赖卢等六将领率领步骑五万，进据临朐。等到刘裕大军压境，就只留下老弱人马防守广固，其余兵力都用来抵抗刘裕大军。临朐城旁有巨蔑河，离城大约有四十里，战略位置很重要，慕容超派遣公孙五楼前去占领，但是被晋军龙骧将军孟龙符抢先一步占据。随即两军在临朐以南大战。七月，刘裕被朝廷任命为青、冀二州刺史。人心更加归向，连慕容超的大将垣遵、垣苗也率兵归顺于他。慕容超派尚书朗张纲以称藩为条件，请求后秦来救援。

义熙五年（409年）七月，后秦主姚兴派卫将军姚强率兵一万，与洛阳守将姚绍汇合共救南燕。并遣使警告刘裕称后秦在洛阳屯聚了10万兵，如果晋军不还，就会长驱而入。刘裕看穿了姚兴的虚张声势，没有理会。不久，姚兴被夏主刘勃勃击败于贰城。慕容超长时间困在广固，没有看到后秦的援兵，渐渐失去与刘裕抗衡的信心。他提出以献出大岘山以南为条件向东晋称藩求和，但被刘裕拒绝。刘裕统领军队日夜攻城，河北人民也拿起武器背着粮食，纷纷前来援助晋军。

义熙六年（410年）二月，南燕贺赖卢、公孙五楼率军挖地道出击晋军，被击败，退回内城。刘裕乘机四面攻城，南燕尚书悦寿打开城门迎降，晋军攻入广固内城。慕容超带领数十骑兵突围逃跑，被晋军追上并抓住，送到建康后被斩首，南燕灭亡。入城后，刘裕以广固一直不投降为理由，杀光了王公以下的三千人来泄愤。

铲除异己

刘裕于义熙七年（411年）班师回到建康，受太尉、中书监职位。次年（412年）四月，刘裕任命刘毅担任荆州刺史。刘毅不服刘裕，便拉结朝中有声望的人，把大部分豫州府属及江州上万人的军队都带去荆州，到任后又重新调度荆州郡县，更以患病为借口请堂弟刘藩去做他副手。刘裕知道刘毅有异心，于是假意答应他的请求，等到刘藩从广陵入朝时以图谋不轨的罪行将二人赐死，接着率领人马从建康出发讨伐刘毅。先锋王镇恶将刘裕招抚城内士兵和百姓的消息散布在城内，使得城中民众失去斗志。等到接近傍晚时，刘裕派王镇恶火烧城门，全军进攻击溃刘毅，刘毅自缢而亡。刘裕随后进军江陵，诛杀刘毅亲信郗僧施，消灭了刘毅势力。刘裕到江陵后，看到百姓因赋税劳役难以为生，便下令减免税役，放还原本要被征发上战场的奴隶，并推广到全国。

刘裕攻打刘毅时曾让诸葛长民守留府事，但诸葛长民得知刘毅败死后意图作乱，刘裕回建康时故意拖慢进度，让诸葛长民连续多日都等不到刘裕，然后乘船突然进城到官邸东府。诸葛长民得知刘裕突然归来后上门拜访，刘裕暗中设下埋伏，等到诸葛长民放松戒备时让手下将其杀害，接着又杀了诸葛长民的弟弟诸葛黎民等人。刘裕随后接掌了诸葛长民的镇西将军、豫州刺史等职，至此铲除了在京口的异己势力。

义熙八年（412年）十二月，刘裕赏识朱龄石的才能而不顾反对和非议，坚持将朱龄石越级提拔为益州刺史，派他率军二万讨伐谯蜀。刘裕曾和朱龄石讨论作战策略，认为谯蜀会鉴于上次晋军伐蜀是从内水攻蜀而猜想这次会出其不意再次从内水进攻。刘裕认为谯蜀会派重兵驻守涪城（今四川绵阳市涪城区），于是让晋军主力通过外水进攻成都，派疑兵进军内水。为防止军情泄露，刘裕将一封密函交给朱龄石，特别嘱咐他到白帝后才可以打开，所以晋军主力从江陵出发后一直都不知沿着哪条路线进军，谯蜀更没办法探知刘裕的作战意图。而谯蜀后来果真和刘裕想的一样，在内水设置了主力防备。义熙九年（413年），刘裕成功消灭谯蜀，收复了巴蜀地区。刘裕灭蜀后，下令减轻各地劳役，让