第一路，北府军头号大将王镇恶、檀道济出寿阳攻项城、颍川方向，目标是洛阳。这一路兵是主力，其行军路线斜向切入矩形地带，所经路途最长，面对的后秦部队也最多。第二路是偏师，兵力万余人，由傅弘之和新兴的吴郡将领沈田子率领，进攻武关（今陕西丹凤）方向，目的是牵制关中的后秦军主力。第三路由朱超石、胡藩率领，从新野北攻阳城（今河南登封）。第四路是水军，由沈林子（沈田子之弟）、刘遵考率领，从石门入黄河。以上第三、第四两路部队的战役意图都是确保通向关中的黄河水道的安全。第五路由王仲德率领，从山东后方开巨野泽（在今山东巨野，今已无水泽）河道入黄河，为前面四路大军提供战役支撑，以确保顺利拿下河南，并为进攻关中做好准备。
同时，刘裕还派遣蜀地方面的偏师姚珍、窦霸率数千兵力分别从子午谷和骆谷进攻汉中方向。一时间后秦国境线四面闻警，局势大坏。
面对前线的不利形势，后秦皇室的诸王们不仅没有团结起来对敌，反而又翻起当年诸子争位的老账。后秦皇帝姚泓的弟弟姚懿、姚恢先后发动叛乱进攻长安，企图趁乱夺取帝位。
而此时，刘裕主力大军在黄河打出了一场以步制骑的传奇之战。
当时刘裕大军在沿河西上之时，出于礼节，遣使向北魏借道伐秦。北魏担忧刘裕大军难保不会趁势北攻。于是派大将长孙嵩率骑兵三万沿河备御，双方在黄河沿岸畔城附近（今山东聊城西）发生摩擦，北府军不胜其扰。
