大道之上，宋军与魏军展开激战，刘康祖治军严谨，其率领的铁鹰军在宋朝野战能力最强，但宋朝娘化成风，若比拼野战，自远不如全民皆兵的魏朝。
两军相击，宋军胜在阵法周密，魏军胜在人数更胜，兵种更忧，战况极为胶着。拓拔仁见宋军阵法毫无破绽，又见豫州剌史刘铄毫无出兵相救之意，便不强攻，命令大军分为三批，轮番进攻，以车轮阵消耗宋军体力。
此战由白天战至黑夜，魏军被斩杀万余人，血流成河，没过脚踝。刘康祖身被十创，意气弥厉。宋军被其斗志感染，虽体力大减，但豪情极盛，魏军竟一时难以攻克。
远处密林深处，张超之静静地注视着与魏军激战的刘康祖，低声道：“刘将军，太子命我将你的行踪泄露给魏军，又命刘铄见死不救。你九泉之下，可别怪我。”
夜黑如墨，秋风萧瑟。拓跋仁见风起叶飞，喜道：“天助我也。”旋即命人用战马驮了很多柴草，命具装甲骑精锐依仗骑兵的机动性破开宋军兵阵，然后魏兵将柴草点燃，驾着马车冲向宋军营垒。宋军营垒顿时燃起冲天大火，大风袭来，火势顺风而动，整个宋军营垒尽数起火。
刘康祖组织宋军灭火，拓拔仁挽弓搭箭，手指一松，羽箭激射而出，刺穿刘康祖咽喉，刘康祖坠马而亡。
主帅牺牲后，宋军军心打乱，败如山倒，魏军四处截杀，宋军副将胡盛之被擒，其余八千将士全部战死。尉武之战，是元嘉之战中最为惨烈的一战，沈庆之率领八千步卒与魏军八万铁骑激战，全军覆没，歼敌万余，南朝最后一支可与魏军正面野战的军队不复存在。而中路军仅剩刘铄所部与臧质所部。
南平王刘铄派左军参军王罗汉带领三百人守卫尉武，魏军攻克尉武后，生擒了宋将王罗汉。王罗汉趁夜折断守将头颈，逃到盱眙。
北魏拓跋仁军全歼铁鹰军后，领军围攻寿阳，并分兵焚掠马头、钟离郡县。司马楚之散布谣言，劝服近万家百姓归降北魏。南宋刘铄命将士烧掉寿阳四周庐舍，凭城固守，任凭魏军残害百姓。
拓拔仁为了诱使宋军出战，派人将刘康祖的首级送给刘铄，并将宋军将士的首级系于马尾，绕着寿阳城纵马三圈。宋军人人激愤，欲与魏军决一死战，刘铄却严禁宋兵出城迎敌。
与此同时，在东路军，拓跋焘亲领大军来到戏马台，与彭城仅有咫尺之遥。
彭城南界大淮，左右清汴，城隍峻整，襟卫周固，因此宋军主帅江夏王刘义恭选择屯兵此处。离彭城最近的是萧城与留城，先前宋军进攻时，刘宋楚王刘建从清河向西挺进，屯兵萧城，步尼公从清河向东挺进，屯兵留城。此刻魏军反扑，为抵挡魏军攻势，武陵王刘骏派遣参军马文恭率军增援萧城，江夏王刘义恭派遣军主嵇玄敬率军增援留城。
增援萧城的马文恭被北魏军击败，全军覆没，蒯应被擒，马文恭只身逃回。
镇守留城的步尼公得知马文恭全军覆没后，知道凭己之能绝无护守留城的可能，打算放弃留城，领军撤退。这时，诸葛清岚与冷秋霜出现在步尼公面前，要求步尼公护送留城百姓一起撤离。
步尼公严词拒绝，道：“绝对不行，魏朝铁骑来去如风，我若护送百姓撤离，眨眼之间便会被他们追上，届时不光宋军全军覆没，留城百姓也会尽数被屠。”
诸葛清岚道：“我二人会留下拦住魏军。”