然不動。劉裕經過查訪，有人指點他堵住五龍山的水道，使水不能入城。
劉裕遂派人把五龍山水道堵住。城中雖然可以掘井取水，卻因為喝不到五龍山的水，缺少某種礦物質，城中得軟腳病的人越來越多，嚴重的根本不能行走。士兵因此大幅減員，留下的戰鬥力大減。更可怕的是，疾病使城中瀰漫著恐怖氣氛，很多人開始想逃出城去，以避免成為殘疾。
在這種情況下，劉裕終於攻破了廣固城，慕容超拒不投降，道：&ldo;興廢原有天命，我寧奮劍致死，不願銜璧求生。&rdo;慕容超戰至最後一人，終於被擒。押到劉裕面前時，慕容超鎮靜自若，毫無懼色。因為劉牢之的兒子劉敬宣被南燕收留過，二人有舊交，所以慕容超把母親託付給劉敬宣，自己被押到建康後斬首，在位六年，死時二十六歲。南燕遂亡。
劉裕入城後，因為圍攻了將近一年才打下來這個城池，便想進行大屠殺報復。韓範苦苦為百姓求情，最後劉裕把燕室宗族三千人全部斬殺，家屬一萬餘人發作奴婢。
就在劉裕剛剛攻破南燕廣固城的時候，盧循、徐道覆正在率大軍向建康殺去。朝廷已經向劉裕下了幾次急詔，催他回去抵禦盧循的叛軍。劉裕一直堅持到城破，這才趕緊帶兵南歸。
劉裕北伐南燕之後，始興相徐道覆勸他的小舅子盧循去攻襲建康，斷劉裕後路，再與南燕前後夾擊，以成大業。盧循認為這件事沒有把握，便沒有答應。徐道覆說：&ldo;我們現在是苟安於嶺南，如果等劉裕攻滅南燕之後，再休兵一年，養足精神，然後下一道命令，奪你兵權徵你去京，你是去還是不去？如果不去，劉裕出兵越過五嶺來攻，你又能打得過他麼？現在的時機，一旦錯過就沒有了。你要是不幹也可以，我來幹。&rdo;
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