天色已暗，帐内漆黑一团，刘穆之进帐，命亲卫点燃帐中油灯。看了一眼案上原封未动的食物，轻叹一声劝道：“主公，将军难免阵前亡，人死不能复生，善待怀玉的家小便是。”
刘裕悲声道：“愚如何面对怀玉的家人？愚一定要斩下公孙五楼的狗头祭奠怀玉，等班师回朝，追赠怀玉爵位官职，厚待其家人。”
慕容超得知巨蔑水被晋军所夺，率军进驻临朐城。六月十六日，刘裕率大军攻打临朐城，慕容超命公孙五楼、慕容贺赖卢、左将军段晖等人率军迎敌。
刘裕以四千辆战车分成两翼并排前行，战车上悬披布幔防箭，车上将士持槊向外，如林如刺。车后是步兵与弓兵组成的方阵，最后面是轻骑游弋，寻找战机。
公孙五楼率军于临朐城外五里与晋军相遇，见晋军阵形整齐，在鼓声的指挥下稳步行进，如墙如阻，势不可挡。
燕军多轻骑，公孙五楼下令步卒严阵以待，率轻骑绕过晋军车阵，朝阵后发动进攻。
长箭犹如乌云盖顶，马蹄声如滚雷，双方皆知到了生死关头，两股激流激撞在一起，发出阵阵惊天动地的呐喊声。
战鼓、号角纠缠在一起，刀枪寒光闪耀，鲜血染红大地。
公孙五楼的冲袭再度被长枪逼了回来，晋军的车阵防守严密，远则用弓箭，近则长槊扎刺，偶尔有闯入阵中的燕骑都被杀死在阵中。
刘裕身披铁甲，提刀策马，带着檀韶挡住数次燕骑的冲击。
此战，刘裕将麾下所有将领都派出，其弟并州刺史刘道怜领卫将军府参事刘藩正面与燕军步卒交战；咨议参军刘敬宣，长沙郡公陶延寿防御左翼；参军刘怀玉，宁远将军索邈、扬威将军慎仲道防守右翼；刘裕与檀韶率轻骑四下出击，与燕骑交战。
鲜血顺着铁甲往下直滴，将座下战马的毛发染成红色，檀韶挥舞着手中长矛，怒吼连连，身边将士高呼回应。
战斗从已正开始，现在已近酉时，双方大军轮番上阵，激战进行了三个多时辰，战场上尸横遍野，喊杀声早已嘶哑，双方将士麻木地挥动手中兵刃，朝着对方砍去。
记事参军刘穆之一直跟随在刘裕身旁，观察着四周战况，道：“激战至此，燕军先后出动了十万人左右，应该全军出动。我军六万将士亦悉数登场，双方都竭尽全力。”
刘裕抹了一把脸上的血水道：“拼到此时，便看谁能咬牙坚持下去，谁先撤走谁便先败。”
刘穆之道：“主公，燕军皆在战场之上，临朐城内必然空虚，何不派人绕道临朐城后，夺取临朐燕军军心必乱，当可胜之。”
刘裕点点头，让檀韶率五百亲卫从小路潜往临朐北侧，刘穆之交待檀韶到达临朐城下声称是从海上来援的晋军，燕军定然惊惶，或可不战而胜。
檀韶领命，带了建威将军向靖、参军沈林子等人进入山中，绕道前往临朐城。
临朐城，位于沂山之东，巨蔑水上游，南高而北低，东、西两面为低山丘陵，有如一个巨大的簸箕。
檀韶领军进入沂山之时，杨孜敬带着张锋、沈庆之率三千兵马已然先行抵达了临朐城北。
临朐城头守军看到北城外晋字旗飘舞，连忙关闭城门急报慕容超。慕容超正在府中等候前方捷报。他以为自己率十万精锐前来，兵力倍于晋军，而且骑兵居多，又是以逸待劳，胜局稳定。
一直等到酉时，前方传来的战报仍是不分胜负的激战，慕容超有些不安起来，看来自己小看了晋军，开始后悔当初没有采用公孙五楼的上策，拒晋军于大岘山之外。
这时，兵丁飞奔入内，跪地禀道：“陛下，临朐城北出现晋军。”
慕容超惊得站起，惶声问道：“城北哪来的晋军，尔若妄言，便是欺君之罪。”
话声未熄，杀声隐起，杨孜敬已经发动攻势。正如刘穆之所料，城中仅剩下两千老弱残兵，难以抵御。慕容超面如死灰，愣了片刻下旨驱赶城中百姓上城协守。
北城激战正酣，沈庆之带着罗放等五十人悄然潜近西城角。罗放在夺取广汉城时立下功劳，成了军中司马，沈庆之看他身手灵活，此次夺取临朐城要借助他的身手。
西城上仅剩下数十名守军，其他人都去了北门增援。沈庆之朝城角指了指，罗放点点头，紧了紧身上的衣服，脱去鞋子，赤足向上攀去。
沈庆之悬着心，生恐罗汉被城上守军发现。罗汉手足并用，很快攀上城头，从腰间解下绳索垂下。沈庆之大喜，拉着绳索攀上。
等沈庆之攀上城头，守军发现，呐喊着扑来。沈庆之有如猛虎，挥刀力战数十人毫无惧色，城下守军依次攀上，城头守军见势不妙，丢械投降。
沈庆之打开西城门，杨孜敬带着麾下入城。慕容超得知晋军入西城，慌忙打开东门，带着几名侍卫朝广固城亡命逃去，战场上的大军已经顾不上了。
刘穆之紧张地注视着临朐城头，见城头变换晋字旗，喜道：“临朐城破了。”
刘裕大喜，下马来到战鼓前亲自擂鼓，晋军得知临朐城破士气大振。公孙五楼等人也看到临朐城上飘扬晋字旗，不敢回师临朐，率领败兵向广固城逃去。
临朐城内，杨孜敬命人紧闭城门，清点缴获的物资，军粮多达二十余万石，刀枪、帐蓬等辎重多不可数，光战马就有两千余匹。还有慕容超的车辇、玉玺、豹尾等器物、仪仗都丢在临朐城中。
刘裕见燕军兵败，下令追击，一直到戌时才收兵。此战斩杀燕国左将军段晖在内的将领十余人，杀死燕军三千多人，俘获上万人，缴获物资无数。
大军前往临朐城，却见城门紧闭，城头漆黑一团。刘裕心中升起不祥预感，命刘敬宣上前叫门。