義熙十三年《公元417年》二月，就在後秦內訌不斷之時，東晉太尉劉裕下達了總攻命令。
在彭城一直觀察了五個月之久的他，終於率領十萬大軍離開彭城西進，正式拉開了滅亡後秦的大幕。
他以第三子、時年11歲的彭城公劉義隆為冠軍將軍留守彭城，東晉朝廷晉升其為使持節，監徐州、兗州、青州、冀州諸軍事，徐州刺史、冠軍將軍如故。
根據劉裕的命令，暫時停留在洛陽一帶的晉軍先頭部隊要等到劉裕的大軍到來以後，方可一起向西攻擊前進，這是因為劉裕還擔心晉軍會與北魏軍開戰。
王鎮惡、檀道濟等眾將當然沒有劉裕那樣的大局觀，大家一致認為，面前的後秦軍往返於潼關、長安之間，早已疲憊不堪，前線戰機瞬息萬變，『將在外，君命有所不受』，現在正是給予後秦軍致命一擊的絕佳時機，豈容錯過?
王鎮惡等將的決策也不用深責，這是因為此時的後秦已經情勢大變，原本駐守在洛陽與潼關之間崤函險要的後秦軍，因為姚恢的叛亂而被西調，後秦軍不得不放棄了崤函險要，僅僅退守潼關。
王鎮惡等將立即敏銳地捕捉到了戰機，以較少的兵力未經激戰即順利突破了崤函險要，直接進抵潼關之下，並趁虛試圖攻下潼關。
在洛陽休養了三個月的晉軍將士們早已按捺不住，求戰心切的晉軍將士不待劉裕大軍的到來，即朝著潼關方向撲來。
東晉龍驤將軍王鎮惡率軍迅速推進到澠池，接著，王鎮惡又派遣司馬毛德祖進攻蠡城，後秦守軍潰散而逃，晉軍生擒後秦弘農太守尹雅，誰知尹雅不久就殺掉了晉軍看守，逃回了潼關。
此時，從澠池一直到潼關之間，後秦軍隊已經組織不起有效的抵抗，晉軍浩浩蕩蕩朝潼關殺去。
在向潼關行進的途中，在陜城，這支晉軍又一分為二，龍驤將軍王鎮惡率領其本部人馬繼續朝潼關挺進，冠軍將軍檀道濟、振武將軍沈林子則率領其本部人馬從陜城以北渡過黃河，進攻襄邑堡，後秦建威將軍薛帛逃奔河東《山西夏縣》。
這當然還是進攻潼關的老套路∶以一部正面進攻潼關，以另一部渡過黃河占領蒲阪，再由蒲阪西渡黃河躍入關中，讓潼關天險失去作用。
檀道濟、沈林子所部北渡黃河，初戰告捷後，即以大部兵力向西，進攻蒲阪。
但蒲阪是河東重鎮，後秦經營很久，即便是北魏道武帝拓跋珪取得柴壁大捷後，以全師之力也未能攻破蒲阪。
雖然晉軍作戰勇猛，但怎奈蒲阪守備嚴密，晉軍無法攻破。
而且渡河以後，檀道濟在進攻蒲阪之前，派出一支部隊，由將軍茍卓北上進攻後秦囤聚軍糧的匈奴堡，目的是奪取寶貴的糧食。
由於兵力不足，茍卓的這支部隊也被駐守此地的後秦寧東將軍姚成都擊敗。
後秦主姚泓對晉軍的攻擊立即作出反應。
他先派武衛將軍姚驢解救蒲阪，胡翼度增援潼關，然後又加封姚紹為太宰、大將軍、大都督、都督中外諸軍事、假黃鋮，改封魯公，侍中、司隸、宗正、節錄並如故，朝政大事全部由其做主。
姚紹堅決推辭，但姚泓不許。
於是，姚紹率領武衛將軍姚鸞等人帶領五萬步騎，進居潼關，阻擋王鎮惡之軍。
而此時已經來到蒲阪城外的後秦姚驢所部，與城內的並州刺史尹昭裡應外合，一起夾攻檀道濟之軍。
檀道濟見此情形，轉攻為守，固守營壘不戰。
王鎮惡、檀道濟等將領的行動，已經使該部晉軍陷於十分危險的境地∶首先，從全局上看，劉裕的大軍剛剛離開彭城，原本進攻中原的數路軍隊，因為進抵洛陽而失去了原有的層次，整個晉軍防線已經成為一字長蛇。
自西而東是洛陽、滎陽、石門、滑臺等若幹個孤立的據點，在這些孤立的據點背後毫無縱深，如今，王鎮惡等人又離開長蛇的一端洛陽西去，讓這一薄弱的長蛇戰線更顯兇險。
一旦北魏與後秦聯手，北魏軍隊突破黃河防線，後果將不堪設想。
其次，從西進局部看，擔任晉軍前鋒的各位將領顯然是因為前期的屢次勝利和神速推進，過低地估計了對手的實力，他們以為關中之敵也會像關東之敵一樣，遇到晉軍要麼望風潰散，要麼棄城投降。
殊不知，由於北魏與後秦和親、大夏一直侵擾關中，後秦的兵力主要放在關內，晉軍前期遇到的後秦軍並非後秦軍中的精銳部隊。
基於輕敵的原因，人數本來就不多的晉軍前鋒部隊，又一再分兵，很容易被各個擊敗。
再次，從一字長蛇戰線上看，在晉軍檀道濟部兵臨蒲阪城下的時候，晉軍沿著黃河的防線已在北魏軍隊的壓力下，出現了松動。
二月二十九日，滎陽的晉軍守將傅洪獻出了虎牢關，投降了北魏。
北魏帝國軍隊隨時可以突入洛陽，將王鎮惡等人的軍隊與劉裕的大軍一分為二，也可以與後秦協同，將王鎮惡等人的晉軍殺得片甲不留。
萬幸的是，此時的北魏明元帝拓跋嗣一直在猶豫，北魏初期的名將大多都在道武帝晚年被殺，剩下的都是一些循規蹈矩之人；而後秦此時則驚魂甫定，姚泓、姚紹也失去了對戰場的判斷力，沒有抓住戰機，以優勢兵力攻擊黃河以南或者以北的敵人。
此時的沈林子也意識到了問題的嚴重性，他對檀道濟建議說∶『如今，蒲阪城墻堅固，短時間無法攻破，不如離開此地，先專心進攻潼關一地。
潼關天險，是地形險要之地，王鎮惡一支孤軍，形勢非常不利。
如果姚紹到此，就難辦了。
我們如果攻克了潼關，蒲阪的尹昭將不戰而降』檀道濟采納了沈林子的意見，改變了原有計劃，主動放棄進攻蒲阪，又渡過黃河南下，於義熙十三年三月在潼關與王鎮惡所部會師。
同時，後秦太宰姚紹率領後秦大軍來到潼關，將王鎮惡、檀道濟、沈林子之軍層層包圍，企圖一舉將這支晉軍消滅掉。
晉軍懸軍深入，糧運困難，經歷了蒲阪、匈奴堡之敗，又看到姚紹大軍前來，晉軍上下都非常恐懼。
檀道濟與眾將商議，打算先率軍渡過黃河，暫避後秦軍鋒芒，也有人說拋棄輜重，東逃尋找劉裕大軍。
在這緊要關頭，沈林子手按佩劍，說道∶『相公勤王，志清六合，許、洛已平，關右將定，事情成敗，在於前鋒。
如今，丟掉將要勝利的趨勢，拋棄將要成功的基業，敵人人數很多，即使想要逃回，也是不可能的！下官受命作為前鋒，立下誓言要竭盡全力，今日之事，我自能為將軍辦成！』沈林子說畢，命令自己麾下的數百人將營壘的水井填埋，焚燒了營舍，表示了視死如歸的決心和勇氣，然後他親自率領這支由數百名壯士組成的部隊，朝後秦軍陣腳的西北殺去。
沈林子的區區數百之眾置身於後秦五萬大軍之中，無異於滄海之一粟，原無關大局。
然而，正是在沈林子這支敢死隊的沖擊下，後秦軍西北陣腳稍微松動了一下，這種松動很快像瘟疫一樣波及全軍。
就在這一瞬間，晉軍全軍悉數壓上，後秦軍整體向後退卻，並最終形成了大潰敗，被晉軍俘虜了上千人，晉軍繳獲了後秦軍大量的軍資，取得了至關重要的一次勝利，也極大地鼓舞了全軍的士氣，扭轉了不利的態勢。
此戰後，晉軍占領了潼關，戰敗後的姚紹率軍退守定城《陜西華陰東》，他對眾將說∶『檀道濟等人懸軍深入，兵力不多，在此最多不過堅壁不戰，等待劉裕的大軍。
我派出一支部隊遠去闋鄉《河南靈寶西北》，切斷他們的糧道，不出一個月，自然能夠將其全殲。
晉軍前鋒戰敗後，劉裕自然就無計可施了』但胡翼度反對道∶『軍勢應該集中而不可以分散，如果偏師不利，軍心將會大亂，豈能再戰?』
姚紹的這一決策是正確的，但他判斷晉軍不敢主動出戰，則並無根據。
晉軍面對後秦大軍自然不會主動發起攻擊，但不代表不會主動攻擊分散以後的後秦軍。
基於上述判斷，尤其是在胡翼度的反對下，姚紹打消了另外分出一支部隊遠去切斷糧道的計劃，而是命令武衛將軍姚鸞率領精銳部隊守住一處險要之地，以切斷大路的晉軍糧道，並令輔國將軍胡翼度率領部隊駐守東原，為椅角之勢，與晉軍大營距離很近。
從澠池入關，原本有兩條道路，一條是從回黔阪往西，漢代以前都是從這裡經過，被稱為南路；第二條是大路，大路是漢末曹操討伐關中諸將的時候，感到南路太險惡了，就在北面另外開鑿了一條大路，被稱作北路或者大路。
由於主帥姚紹判斷晉軍不敢主動發動攻擊，因此，姚鸞的這支奇兵並沒有采取隱蔽戰術遠離晉軍大營，而是明目張膽地卡在大路之上。
姚鸞命令尹雅率軍與檀道濟、司馬徐琰所部在潼關以南交戰，尹雅再次戰敗被擒，被送到劉裕那裡，劉裕想到他上次被俘後又脫逃，將要誅殺他，尹雅說∶『前不久，我被你們抓獲就應被處死，僥幸逃脫，今日被殺，實在是心甘情願。
不過，漢族與我們雖然不同民族，但君臣大義是一樣的，晉朝以大義作為軍事行動的口號，難道獨獨不允許我後秦國有忠於社稷的忠臣嗎』劉裕聽了，就又釋放了他。
三月四日，沈林子率領部隊銜枚夜襲後秦軍固守的城池，後秦軍猝不及防，姚鸞被斬殺，投降的數千後秦軍全被活埋。
據《晉書·姚泓載記》記載，此戰被殺的後秦軍共計九千餘人。
在東原駐守著的胡翼度部隊，本與姚鸞之軍相互策應，但是，在姚鸞被攻擊的時候，胡翼度卻未發兵援救。
胡三省認為，此時的後秦軍已經成為驚弓之鳥，不敢救援。
其實這與晉軍采取夜襲戰，並迅速結束戰鬥有關。
當時，眾將上報戰功都誇大其詞，虛報戰果。
隻有沈林子據實上報，劉裕給其寫信詢問緣由，沈林子回答∶『王者之師，本有征無戰，豈可再增加斬獲人數，自我誇耀！國淵據實被賞，魏尚虛報受罰，這都是前車之鑒，後事之師』劉裕非常贊賞。
這次沈林子又全殲了姚鸞之軍，捷報傳來，劉裕專門給他寫信道∶『你接連取得勝利，我高興得無以言表。
後秦軍隊既然接連遭到慘敗，我猜想他們不會堅持多久了』
一計不成，姚紹又生出一計。
他又派遣撫軍將軍姚贊率軍屯駐在黃河河中的小島之上，以切斷晉軍的水路，並派遣恢武將軍姚難率軍從蒲阪運輸軍糧接濟姚贊的部隊。
姚難的運輸隊行至香城《陜西大荔東》，被晉軍擊敗。
當時，後秦河北太守薛帛在河曲投降了晉軍，而姚諶守堯柳《陜西藍田南》，姚和都則前往河東討伐反叛的薛帛。
當聽說晉軍進攻姚難的消息後，當即前去營救。
後秦軍抵達戰場時，姚難已經戰敗，後秦軍趁勢將河曲的晉軍別部擊敗，進屯蒲阪。
再說姚贊，姚贊率領的後秦軍營壘尚未構築好，沈林子再次率軍發動突擊，接連將後秦軍戰敗，姚贊騎馬倉皇逃脫，返回定城。
晉軍的這支先頭部隊在潼關附近逐漸站穩了腳跟，秦晉兩軍陷於相持。