宋文帝担忧彭城的安危，让辅国将军臧质领兵一万前往增援。臧质的军队刚到淮南的盱眙，就听说拓跋焘已经渡过了淮水。宋军仓促扎营应战，被北魏燕王拓跋谭的骑兵队击溃，臧质带着七百残兵败将，丢弃辎重，投奔盱眙。
盱眙太守沈璞是刘裕手下大将沈林子的小儿子，这个人很有远见。他接手盱眙的时间并不长，王玄谟北伐河南时，沈璞就考虑宋军一旦不测，江、淮一带首当其冲，必须认真对待这件事。于是他下令修筑城堡，疏浚城河，广积粮草财物，以备战时之用，当时上至朝廷，下至他身边的幕僚，都认为他做得也太过了些。等到魏军大军杀来，别的城中守将弃城逃窜时，众人都傻了眼，才意识到他的高明之处。
也有人劝沈璞退回建康保命，沈璞回答说：“胡虏大军要是看不上这座小城，我们也没什么好怕的了；若是他们敢来硬攻，则必为我军所擒。请问诸位，数十万人聚在一处而不失败的战例，你们见过吗？王寻在昆阳、诸葛恪在合肥都吃了败仗，那些就是明证！”沈璞募集了两千精兵，便开始积极操办防御工事。
臧质逃往盱眙，众将认为城里容不下臧质的军队，而且就算真能守住城池，功劳也得不到，不如对臧质采取闭门不纳的策略。沈璞摇头叹道：“胡虏铁定攻不下盱眙，我敢为诸君担保。现在想要撤退，怕也来不及了；而胡虏的残暴，则是古今未有的，他们屠掠各地百姓，大家都看得清楚，最幸运的人也不过能被带回北朝做奴婢罢了。臧质的军队也是忌惮这些的，俗话说‘同舟而济，胡（指北人）、越（指南人）同心’，我们人多些，敌人就退得快，人少了，就退得慢了，岂可为了独占功劳而让敌人有喘息的机会呢？”
沈璞拍板，大开城门，接纳臧质的军队。臧质手下的将士们早就被魏军打得抬不起头了，忽然看见盱眙城防坚固，物资充足，简直像到了天堂一般，禁不住喊出万岁。臧质也是欣喜异常，下令与沈璞共守盱眙。
拓跋焘的军队尾随来到城下。听说盱眙城中存有粮草，魏军已是迫不及待地想拿下这块肥肉。原来北魏的军队主要目的是驱赶河南的宋军，并没有携带多少粮食，南下作战靠的全是一路上的抢掠。宋国的策略也算聪明，早早地坚壁清野，魏军得不到什么吃的，正是人饥马乏，若能占据盱眙，后勤问题就不用怕了。然而盱眙比彭城更难攻，不但防御严密，而且后备充分，士气旺盛。魏军攻了一把，没能攻下，拓跋焘便留下大将韩元兴领数千士兵在城外扎营对峙，剩下的军队继续南进。
魏军马不停蹄地到达了长江北岸的瓜步渡口，其时战士少食、战马缺水，已成强弩之末。拓跋焘不愿示弱，命令士兵们捣毁民舍，砍伐芦苇，编造小筏，宣言要称霸长江。（笑话，一条船都没带来，靠几条小筏就想称霸长江不成？其实拓跋焘这时也知道魏军已经到达了主观与客观上的极限，回师北方是早晚的事了，但又不能白来一趟，好歹也得把南朝君臣吓个半死不是？）
南岸的建康城中蔓延着恐惧的气氛，老百姓们荷担而立，随时准备逃跑。宋国朝廷一面下达全城戒严令，一面征发丹阳范围内所有王公以下的子弟，全体服役从军，沿着江面布下防线，从采石矶一直到暨阳，绵延六七百里。太子刘劭出镇石头城，统领水军。徐湛之镇守仓城，江湛兼任领军，部署一切军事命令。（挺有意思，这两位战前喊得欢，现在就让你们也亲临前线感受一下战争的可怕之处吧！）
为了安抚负责城防的众将，宋文帝亲自登上石头城劳军。远眺对岸魏军望不到边的阵势，心中不禁飘过一丝惆怅，没想到他苦心经营二十多年，竟换来这么一个结果。他转过头对江湛说：“当初商议北伐时，真正赞同的人就没有几个；如今劳民伤财，让人倍感惭愧，这一切都是我的过失啊！”
不知怎地，他的脑海中忽然浮现出当年父亲刘裕剑指北方、所向披靡的胜利场面，与眼前凄凉的江景形成鲜明的对照，让人伤感欲绝。他长叹一声，道：“檀道济若是在世，岂能教胡虏的军马跑到这个地方来！”旁边江湛等群臣早已羞得低下头，唯唯诺诺而已。
宋文帝下令，谁能得到拓跋焘或者其身边王公的项上人头，就可加官晋爵，并赏赐金银财宝。他又找人到江北无人的村子里摆放毒酒，想以此毒死北魏的士兵，也不能成功。
拓跋焘在瓜步山上搭了营帐，虎视江南。他知道滞留在此的时日已经无多，便派人送骆驼、名马，向宋国换取南方的珍奇水果，并提出和解，希望宋文帝能把女儿嫁给自己的孙子，而自己则把女儿嫁给武陵王刘骏（这个辈分真是够乱的，不知道拓跋焘有没有动脑子算一下）。
宋文帝召集太子与众位大臣商讨和亲之计，众人大多同意，唯有江湛反对，说：“戎狄不懂亲情，答应他们没什么好处。”
刘劭早就看江湛不顺眼了，声色俱厉地反驳道：“如今三位亲王（指守寿阳的刘铄和守彭城的刘义恭和刘骏）处境危险，你岂敢反对？”他转脸又对宋文帝说：“北伐失败，数州沦陷，简直是奇耻大辱，我看得杀了江湛、徐湛之这两个混蛋以谢天下！”
宋文帝摆摆手说：“北伐是我的意思，江湛、徐湛之两位只是没有反对而已。和亲之事，也不必再议了！”（宋文帝在这件事情的处理上还是比较厚道的。北伐的念头，根本上是源于他本人的好大喜功，以及对形势判断的严重乐观，江湛、徐湛之最多只是迎合拍马的弄臣而已，不值得杀也不必要杀。但是刘劭却有另外的意图，他想通过杀朝臣中的异己以立威，将来登基后能够稳当当地控制局面。宋文帝在这个关头替江、徐挡了一下，却使得刘劭更加痛恨二人，也引发了他对父亲的强烈不满。史书称刘劭因为这件事开始有了弑父之心，并非完全没有道理。）
江北的拓跋焘求亲不成，十分恼火，可他又的确没有足够的船只用来渡江作战，更不要说魏军已经供给短缺，士气低落。他只好在瓜步山上大赏群臣，然后沿江燃起火把，吓唬一下南朝将士，其举止与一百多年前同样试图窥江的后赵国君石虎颇为相似。了解北人脾性的太子左卫率尹弘断言：“胡人如此行径，很快就要退军了。”
次日，北魏军队便在当地掳掠了一批居民，然后放火焚毁民舍，扬长而去。
魏军终退，宋文帝长出了一口气，但南朝人的自信心却降到了几十年来的最低点。他担心拥护刘义康的人乘机再次作乱，便派人秘密处死了软禁中的刘义康。宋文帝终究还是违背了当年对着会稽公主发下的誓言，日后死于非命，大概也算一种迟来的报应吧。
即便打到了长江边，仍然是一筹莫展，拓跋焘的一肚子怨气，无处发泄。回军经过盱眙，韩元兴的军队还在城外与臧质的守兵对峙呢。拓跋焘便向臧质喊话，要宋军快快献上美酒数坛，否则就要杀得盱眙城中片甲不留。
臧质也不做声，让城头上的守兵放下几个酒坛，送与魏军。拓跋焘命人打开一看，里面装的居然是一堆堆屎尿。拓跋焘气得毛发直竖，下令不惜一切代价攻下盱眙城！
魏军在城外筑起一圈长长的围墙，然后用山石填平了盱眙的护城河，并且绝断了城中所有的对外通道。拓跋焘亲自给臧质写信，并附送一把宝剑作为礼物，盛气凌人：“我派的这些攻城军队，都不是我们鲜卑人：城东北是丁零人和匈奴人，城南呢，则是氐人和羌人。假如丁零人战死，正好减少冀州一带的贼患；匈奴人死了嘛，则少了并州的贼患；至于说氐人、羌人死了，则关中也就没了贼患。阁下如果能杀了他们，对我国而言有利无弊。”
臧质回信，言辞有理有力：“来信已阅，我完全明白了你的奸诈。你不就是仗着有四条腿，屡屡侵犯我国国境么？我国前线诸军纷纷退散，你可知其中奥妙？童谣已经说了：‘虏马饮江水，佛狸死卯年’，只不过卯年未到，我军才诱你深入而已，如今卯年已到（指宋元嘉二十八年，公元451年），你的死期也将至了。此乃天意，无人能改。我本来奉命去漠北消灭你们的，你倒好，自己送上门来，我怎么还能让你活着回去呢？你还是乞求上天保佑，让你死于乱军之中吧。要是不幸被我军逮着，那就得锁到驴背上，拉到建康城里去问斩了。如若天地不显灵，我给你打败了，怎么处置我都无法报答我朝对我的恩惠。哎，就凭这点才智，哪里比得上苻坚哦，还是乖乖地去攻城吧，可别马上逃走啊！如果粮食不够吃，我们可以开仓馈赠的。对了，你送来的宝剑我已收到，你是不是想要我挥剑砍你啊？”（不得不说，如果光拼唇枪舌剑，刘宋的大臣们还是很有一套的。）
臧质把拓跋焘的来信转给北魏的士兵们，并放话说：“诸位请看，佛狸在给我写的信中，竟然想这么对待你们。你们又何必自取灭亡呢？”他又附上宋文帝的悬赏令：“斩佛狸首，封万户侯，赐布、绢各万匹。”
拓跋焘怒火冲天，下令用钩车攻城楼，城内守兵有备而来，用粗壮的绳索套住了钩车，叫它有来无回。魏军又改用冲车撞城，然而城墙修得厚实，撞一下才损一点点泥土。最后一招是拼人，魏兵一拨拨地攀上城楼，与宋军守兵展开肉搏，死尸成山，依旧不见半点进展。军中谣传宋军将从海路入淮，抄魏军的后路；魏军城中的北方人不适应本地气候水土，患病的越来越多。无计可施之下，丢尽脸面的拓跋焘只得撤军，路上因行动缓慢，又把掳掠来的百姓杀害。守卫盱眙的宋军因为兵少，不敢追击，彭城方面的刘义恭忌惮魏军，也不敢贸然行动，魏宋的第三次河南大战以两败俱伤而告终。
魏军为了泄愤，撤退时经过宋国江北六州，遇房便烧，见人就砍，儿童更是被他们挑在长矛头上，挥舞戏耍。所过之地，化为灰烬，淮南一带，几乎成了无人区。春天虽然到了，燕子却只能躲到树林中筑巢，再也寻不到可以安家的房屋。南方“元嘉之治”的盛世局面，一去不复返，而北方也因为损失了大量的士兵马匹，好多年无法发动大规模的战争。
发生于南北两位君主统治末年的这场战争，以乱糟糟的计划开始，以乱糟糟的惨状结束。双方谁都没有力量吃掉对方，打成这样一场毁灭战。战争的后果是，刘宋走向了衰败，而北魏则逐渐改变了国策。