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，让百姓得以休养。
义熙八年（412年）征讨刘毅时，刘裕以晋宗室司马休之接任荆州刺史。司马休之在当地很得民心，刘裕怀疑他有异心；在义熙十年（414年），司马休之的儿子司马文思又在建康召集人马，这让刘裕不满，司马文思后来因被揭发杀害官吏而被捕，刘裕处死他的手下和同伙而饶过了司马文思，还送他到司马休之那里，要司马休之亲自教诲他的儿子，实际上的意思就是要司马休之自己处死儿子。然而，司马休之并没有杀文思，而是上表废除了他的爵位，并向刘裕写道歉信。刘裕对此十分不满，立刻就命令江州刺史孟怀玉戒备。
义熙十一年（415年），刘裕杀害司马休之在建康的次子和侄子，随后进军讨伐司马休之，自加黄钺，领荆州刺史。司马休之则上表刘裕罪状，同时派兵抵抗；当时雍州刺史鲁宗之自己觉得刘裕容不下他，于是和司马休之联手。刘裕的前锋徐逵之首战输给了鲁轨，除蒯恩外的将领全都皆战死，刘裕大怒。然而当他到时，鲁轨及司马文思率军在悬岸峭壁上列阵，使得刘裕很难上岸，胡藩当时就冒险攀登，司马文思等抵挡不住，刘裕就乘对方撤退时登岸进攻，最终大败司马休之，得以攻占江陵，司马休之及鲁宗之往北投奔后秦。
自桓玄作乱以来，南方各大割据势力全部被消灭，南方得到统一，东晋境内都归于刘裕势力统治。次年（416年）正月刘裕获加领平北将军、兖州刺史、都督南秦州诸军事，一人都督二十二州，刘裕权倾朝野。
义熙十二年（416年）一月，后秦皇帝姚兴去世，新上位的姚泓没有治国的能力，加上身体虚弱常常生病，在他刚上位的初期，大将军尹元等人密谋造反，但很快暴露被处死。新投降的羌人也都纷纷逃回原籍准备复辟，后秦可谓内部叛乱多发，刘裕认为这是灭亡后秦的好机会。刘裕在北伐之前，在全国大赦释放了刑期在五年以下的人，并且提拔了任期届满的官员，听说琥珀可以疗伤，刘裕还把宁州刺史所赠琥珀玉枕捣成粉末分发于军中用以治疗外伤。同年八月，刘裕让刘穆之担任尚书左仆射，内管朝政，外供军粮，自己率大军分四路北伐。
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