面对南燕占据优势的骑兵，刘裕准备了四千辆战车，分置军队的左右翼，阻截骑兵的突击。两军在临朐城南大打出手，从早晨一直杀到中午胜负未分。刘裕的参谋胡藩就建议说：“燕军精锐尽出，临朐城内必定空虚。我愿意带领奇兵从小路进攻，这是当年韩信破赵的计策。”刘裕同意了他的计谋。胡藩带着一支军队绕过战场，突然出现在临朐城后，自称是从海上来的大军。临朐全城震惊，被胡藩顺利占领。南燕一听后方临朐失守，顿时军心大乱。慕容超也不管其他人，放弃大军单人逃至广固。刘裕趁势进攻，占领了广固的外城，慕容超死守内城，被刘裕团团包围。
逃到内城后，慕容超才发现形势不妙，急忙派遣尚书张纲去后秦求援，又赦免了慕容镇，任命他为大都督，并咨询破晋的办法。慕容镇说：“陛下自丧天险，大败而回，士气全无。秦国相隔遥远，恐怕无法及时援助。不如拿出国库财产分给士兵，开门决战，如果天命襄助的话还有破敌的机会。”慕容超正要实行，别的大臣却不舍得拿出国家财产给个人，阻止慕容超分钱。慕容镇的计划又被耽搁。
姚兴这时正被赫连勃勃杀得团团转，根本没能力援助慕容超，但属国遭难，宗主国至少要表表姿态，就派使者对刘裕说：“慕容家族和我家是世代的友好，现在晋朝竟然敢进攻他们，如今我国已经在洛阳集结了十万铁骑，晋军再不撤退就要进攻了！”
刘裕一听不乐意，把后秦使者唤过来说：“告诉姚兴听着，我本来准备灭燕以后休息三年，然后再到关中收拾他，不过你们愿意现在送死，那就叫你那铁骑快点来吧。”
秦使大怒，拂袖而去。周围的部将都捏了一把汗说：“平常我们有问题的话无论大小，都会先讨论一下。如今这么重要的事怎么能轻易决定？而且大话吓不跑敌人，却能激怒他们。如果广固打不下来，秦军又到，那时候怎么办是好？”