刘裕进攻覆舟山，并命弱兵登山，持着旗帜分道而行，营造四周皆有士兵，数量很多的假象；而又因桓玄守军大多是北府军出身，面对刘裕都没有斗志，刘裕于是与诸军进攻，顺利以火攻击溃桓玄守军，而桓玄亦弃城西逃。
同年三月，刘裕获王谧等人推举，出任使持节、镇军将军、徐州刺史，都督扬、徐、兖、豫、青、冀、幽、并八州诸军事。不久后，又奉武陵王司马遵承制，总领百官行事。东晋末年，政局混乱，百官放纵，百业废弛，刘裕以身示范，先以威严约束宫廷内外，百官都认真供职，在二三日内，朝廷风气为之大变。
刘裕在进建康城后，派诸将追斩桓玄，晋安帝在江陵复位。然而，桓氏势力仍在荆州盘据，并反攻江陵，直至公元405年，晋军才再收复江陵，驱逐当地桓氏势力，并迎安帝返回建康。不久，刘裕还镇丹徒。
同年刘裕遣使到后秦，要求后秦归还之前占领的南乡、顺阳、新野、舞阴等淮北诸郡，后秦皇帝姚兴或鉴于西面战事吃紧，不想再在东面与刘裕为敌，于是答应将淮北十二郡全部归还。
公元406年十月，刘裕因“匡复之功”，受封为豫章郡公，食邑万户，获赏绢三万匹。僚佐规格只比原太傅谢安府低一等。
公元407年正月，因王谧去世，刘裕听从幕僚刘穆之劝言，入朝商议继任人选。最终获授侍中、车骑将军、开府仪同三司、扬州刺史、录尚书事、徐兖二州刺史，入掌朝政大权。
晋朝只从衣冠南渡之后，时时面临着北方的威胁。祖逖、庾亮、褚裒、殷浩、桓温都曾先后北伐，但无一成功。为了强大自身，刘裕决定兴师北上。
公元409年，南燕皇帝慕容超袭位，纵兵肆虐淮北。刘裕为抗击南燕，外扬声威，于四月自建康率舟师溯淮水入泗水。
同年五月，进抵下邳，留船舰、辎重，改由陆路进至琅邪。为防南燕以奇兵断其后，所过皆筑城垒，留兵防守。慕容超恃勇轻敌，对晋军进入其境不以为虑。六月，刘裕未遇抵抗，过莒县，越大岘山。慕容超此前先遣公孙五楼、贺赖卢及左将军段晖等，率步、骑兵五万进据临朐。慕容超得知晋兵已过大岘山，自率步骑四万继后。燕军至临朐，慕容超派公孙五楼率骑前出，控制临朐城南的巨蔑水。与晋军前锋孟龙符遭遇，公孙五楼战败退走。刘裕以战车四千辆分左右翼，兵、车相间，骑兵在后，向前推进，与慕容超所派精骑激战，胜负未决，刘裕采纳参军胡藩之策，派兵绕至燕军之后，乘虚攻克临朐，又纵兵追击单骑逃脱的慕容超，大败燕军，斩段晖等十余将。慕容超逃还广固。
随后刘裕乘胜追击北上，攻克广固外城。慕容超退守内城。刘裕筑围困之，招降纳叛，争取民心，并就地取粮养战。慕容超被困于广固内城，先后遣使驰往后秦求援。
同年七月，后秦主姚兴派卫将军姚强率步、骑兵一万，与洛阳守将姚绍汇合，统兵共救南燕。并遣使向刘裕宣称，后秦以十万兵屯洛阳，若晋军不还，当长驱而进。刘裕识破姚兴虚张声势，不为所动。不久，姚兴被胡夏军击败，遂令姚强撤回。慕容超久困于广固，不见后秦援兵，欲割地、称藩于东晋，刘裕不允。南燕大臣相继降晋。
同年九月，刘裕截获为借兵去后秦的韩范，使其绕城而行，以示后秦救兵无望，城内南燕守军惊恐。随后到了十月，晋军在前燕降将张纲的帮助下，制成了飞楼、冲车等攻城器具，加强了攻防能力。
公元410年二月，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。慕容超率数十骑突围而走，被晋军追获，南燕灭亡。刘裕以广固久守不降为由，入城后，尽杀南燕鲜卑族王公以下三千人以泄愤。慕容超被押送回师，在建康街头斩首。
占据岭南的卢循、徐道覆趁刘裕领兵在外，于公元410年起兵，进攻江州。朝廷急征刘裕，而当时刘裕刚灭南燕，收到诏书就撤还建康。刘裕至山阳时知江州刺史何无忌已战死，于是加速回防建康，并于四月赶至。五月，豫州刺史刘毅大败于卢循。卢循继续东下，而刘裕当时就招募兵众，修治石头城并于当地聚兵。不过，由于刘裕急急南返，士卒多有伤病，而建康兵力亦不过千人，面对有十多万人的卢循大军显得实力悬殊，然而刘裕坚决不肯接受诸葛长民及孟昶奉安帝北归广陵避敌的建议，决意死战。
卢循军到后停驻蔡洲，刘裕就以木栅阻断石头城及淮口，修治越城并建查浦、药园、廷尉三个堡垒，分兵戍守以御卢循，卢循曾分疑兵进攻白石及查浦，自率大军进攻丹阳郡，但都没有取胜，而且在各县中都无法抢掠到物资，于七月退兵江州。十月，刘裕率刘藩、檀韶、刘敬宣等人进攻卢循，并于十二月以火攻击败卢循船队，卢循试图于左里反击，但遭大败，只得南逃广州。但刘裕早已派孙处及沈田子经海路攻占了卢循的根据地番禺，卢循一再败逃，终为交州被刺史杜慧度所杀。徐道覆则在始兴被杀。
随后刘裕于公元411年正月班师回到建康，被改授为大将军、扬州牧，赐班剑二十人，但他极力推辞。随后，刘裕将南征北战中阵亡将士的名单列上，请朝廷为其安葬；如果遗体尚未运回的，派主帅前往收敛，送回本土。卢循之乱基本平定后，刘裕再次辞去大将军之职，晋帝于是任他为太尉、中书监。
可以说此时的刘裕已经到了人臣的巅峰，如果更进一步接下来就是行不臣之事了。