宋文帝元嘉四年（公元427年）一月十一日，經過兩個月的跋涉，拓跋燾才回到平城，一路上，從夏國擄掠來的一萬多家居民，死了很多，到達平城的不過十分之六七。這些人到底是因飢餓寒冷而死，還是因逃亡被殺，原因不詳。拓跋燾率領的這兩萬騎兵來的時候，僅僅用了四天時間就從黃河進抵統萬城下，返程時，卻用了兩個多月，是黃河沒有結冰，無法踏冰而過?或是有其他原因呢?這一切我們都無法知曉了。據《魏書·世祖本紀上》記載，拓跋燾在回師途中，於柞山將戰利品賞賜給部下們。由此可以推測，拓跋燾回師當不是從原路返回，大約是從五原（今內蒙古包頭市）附近渡口渡過黃河的。
北魏得以順利占領長安，大約與赫連夏軍主力西進袍罕、關中兵力薄弱有關，占領長安以後，北魏即對統萬形成了南北夾擊的態勢。為了扭轉這一不利局面，在拓跋燾撤圍統萬後，夏主赫連昌隨即派遣平原公赫連定率領兩萬軍隊南下，企圖奪回長安。
聽說夏國企圖奪回長安，拓跋燾決定再次大舉進攻夏國，為此，他作出以下部署：
一是公元427年一月，他下令在陰山砍伐樹木，製造大量攻城器具，以備攻城之需。
二是同年三月，他命令執金吾桓貸在君子津架設橋樑，方便大軍渡過黃河。
三是任命高涼王拓跋禮鎮守長安。拓跋禮是高涼王拓跋孤的曾孫，而拓跋孤則是拓跋珪的祖父拓跋什翼犍的四弟，拓跋什翼犍在石趙做人質時，部眾打算擁立拓跋孤為主，而他堅決不從，拓跋什翼犍回來繼位後，將一半部眾分給了拓跋孤，拓跋孤死後，他的兒子拓跋斤被剝奪了其父的特權，因此，內心十分不滿，誘使拓跋什翼犍的兒子拓跋宴君殺死了父親，代國也就此被前秦所滅。按照輩分，拓跋禮是拓跋燾的族叔。
四是同年四月，他派遣員外散騎常侍步堆、謁者僕射胡覲等人前往劉宋。北魏已主動派遣步堆前往劉宋和好，當時正值拓跋燾北伐柔然之前，而宋文帝劉義隆雖然對北魏侵吞黃河以南之地耿耿於懷，但當時他正計劃著誅滅徐羨之等人，也不願與北魏交惡，等到誅滅了徐羨之等人後，他還需要時間穩定政局，因此，元嘉三年（公元426 年）八月，劉義隆正式下詔命令殿中將軍吉恆北上，與北魏為了進一步鞏固與劉宋的友好關係，以免劉宋趁黃河以南北魏軍守備空虛而發起進攻。
自元嘉四年（公元427年）二月開始，北魏司空奚斤所部就與夏國平原公赫連定之軍在長安相持。拓跋燾想趁赫連夏軍分兵南下之機，大舉進攻統萬城，於是，在他派出步堆等人的同時，開始整頓軍隊，給各個將領分配戰鬥任務，準備對夏國發起新一輪大規模的進攻。
他又作出如下部署∶
一是命令將軍賀多羅率領三千精銳騎兵為大軍的偵察部隊。
二是命令司徒長孫翰、廷尉長孫道生、宗正娥清率領三萬騎兵為先鋒。長孫翰是長孫肥的兒子；長孫道生是長孫嵩的侄兒；娥清曾在宋魏第一次交兵時，與周幾等人一起南下。
三是命令常山王拓跋素、太僕丘堆、將軍元太毗率領三萬步兵為後繼。拓跋素，是拓跋珪的堂叔拓跋遵的兒子；丘堆，代人，明元帝拓跋嗣時期為散騎常侍，後鎮守并州；元太毗生平不詳。
四是命令南陽王伏真、執金吾桓貸、將軍姚黃眉率領三萬步兵，攜帶攻城器械，準備強攻統萬城。南陽王伏真生平不詳；僅見《魏書》有明元帝拓跋嗣將拓跋儀第二子拓跋良封為南陽王，而拓跋良的侄兒叫拓跋禎，也許就是此人；桓貸生平不詳，姚黃眉是後秦主姚興的兒子，後秦滅亡後，姚黃眉逃到北魏，因他是明元帝拓跋嗣姚皇后的實現和解，公元427年，拓跋燾命令步堆再度南下，就是弟弟，拓跋嗣對他非常優待，將陽翟公主嫁給了他。
五是命令龍驤將軍陸俟都督各路軍馬，鎮守在大漠以南，以防備柔然。
五月，拓跋燾率軍從平城出發，五月九日，拓跋燾從君子津渡過了黃河，當地的匈奴族首領鵲子率眾歸附北魏國。很快，北魏軍行至拔鄰山（今內蒙古准格爾旗境內），在這裡，拓跋燾一面命令修築城堡，囤積軍需物資，一面親自率領三萬輕裝騎兵，丟下輜重，先期南下。
群臣紛紛勸諫道∶「統萬城池堅固，一時半會難以攻克，陛下今日率領輕裝部隊前往，進攻難以奏效，撤退之時又沒有糧草，不如與步兵、攻城部隊一起進發。」
拓跋燾卻說∶「用兵之術，強攻堅城是最下策，不到萬不得已不會使用。如果帶上攻城器械一起行動，敵人肯定會因害怕而堅守城池，拒不出戰，假設強攻統萬難以在短時間內攻下，屆時軍糧將會吃完，士兵們也都疲憊不堪，又搶不到糧草，我軍將陷入進退兩難的險境，這不是上策。朕率領輕裝騎兵徑直挺進敵人城下，敵人原來探聽到我們有步兵部隊，卻僅僅看到騎兵前來，必定會掉以輕心，朕再派出羸弱之軍引誘他們，如果能夠將其引誘出城決戰，一定能夠得手。朕之所以得出這一判斷，是因為我軍將士離家兩千多里，背後還有黃河天險切斷了我們的歸路，正所謂'置之死地而後生'啊!我率領的這支部隊與敵人決戰，取勝綽綽有餘，不過用他們攻城就不足了。」說完，拓跋燾即率軍出發了。
北魏軍駐紮在黑水，在此，拓跋燾親自舉行祭天儀式，然後，將大部隊分別埋伏在山谷之中，僅僅命令少數部隊來到統萬城下。
夏將狄子玉投降了北魏軍，他向拓跋燾透露∶「夏主赫連昌聽說北魏軍將至，派人徵召平原公赫連定回師，赫連定卻說∶'統萬城池堅固，不會輕易被攻破。等我生擒了奚斤，然後，再從容北返，屆時我們再裡應外合，一定能擊敗北魏軍。』因此，赫連昌採取了堅守不戰的策略，不會出城與你們決戰。」
狄子玉的話讓拓跋燾十分不安，假如赫連昌真的固守不戰的話，就打亂了拓跋燾引誘敵人出城決戰的計劃，北魏軍歷來善於野戰，而不善於攻城，前有堅城，後無糧草，未來的形勢將對北魏軍非常不利。拓跋燾命令部隊撤退到統萬城以北地區，故意向城內的赫連夏軍示弱，並派遣娥清和永昌王拓跋健率領五千騎兵向統萬城以西地區擄掠當地居民。永昌王拓跋健，是拓跋燾的五弟，他武藝絕倫，堪比死去的陳留王拓跋虔。拓跋燾此舉有幾個作用∶一是分軍西進，故意向敵人露出破綻，引誘對手出戰；二是擄掠糧食，以補充軍需，拓跋燾的這支部隊來到統萬城下後，並沒有出現他所希望出現的情況————雙方一戰定勝負，赫連夏軍並未出城，這支輕裝部隊本來所帶的糧食就不多，此時已經快斷糧了；三是擄掠敵國民眾，激怒城內的赫連夏軍。
正巧就在這時，一名犯罪的北魏軍士兵投靠了赫連夏軍（很讓人懷疑這是拓跋燾故意派去的間諜），這名士兵進入統萬城後，對夏主赫連昌匯報說∶「北魏軍軍糧已經吃盡，將士們僅僅能吃到蔬菜，他們的輜重都還在後方，步兵尚未到來，趁此機會，出城對北魏軍發起攻擊比較好。」
赫連昌一聽，感覺確實如此，現在敵人已經斷糧，趁此機會各個擊破，當然是個不錯的主意，假如等到北魏軍大軍全部到來以後，再打起來就麻煩了，於是，六月二日，他率領三萬步騎混合軍團主動出城，尋找北魏軍決戰。
北魏司徒長孫翰等人對拓跋燾說∶「赫連夏軍的步兵方陣難以攻破，應該暫時避開他們，等到我軍步兵部隊到來以後，再一齊出擊。」
拓跋燾等的就是這個機會，他說∶「你錯了。我們長途跋涉來到此地，就是來尋找敵人決戰的，我唯恐他們害怕我們而不敢出戰，如今，敵人已經出城，我們卻躲避敵人，不敢決戰，這只會長別人威風，滅自己志氣，這不是好計策。」
他率領軍隊假裝北撤，引誘赫連夏軍追擊，目的是先將赫連夏軍拖垮。
赫連夏軍看到北魏軍撤退，立即展開陣形，形成兩路縱隊，如鳥的一雙翅膀一樣，左右包抄追來。赫連夏軍就這樣氣勢洶洶地追了五六里地，突然，東南方向颳起了大風，頓時飛沙走石，日月無光。軍中一名叫趙倪的宦官，一名犯罪的北魏軍士兵投靠了赫連夏粗通術數，他對拓跋燾說∶「如今風雨從敵人那裡刮來，敵人順風，我們逆風，這是上天不幫助我們；況且將士們都又飢又渴，請陛下收攏部隊，暫避其鋒，等待以後再發起進攻。」崔浩怒斥道∶「你這是說的啥話!我大軍深入敵境一千多里，早已籌劃好了必勝的策略，豈可一天之內就突然改變!敵人貪利冒進，前軍與後軍之間已經拉開了距離，現在正應隱蔽分道出擊，打他個措手不及。颳風下雨全看人們怎麼靈活利用，豈可就認為對我不利!」拓跋燾接受了崔浩的意見，將部隊一分為二，向赫連夏軍發起了反撲。
激戰中，長孫道生坐騎突然倒地，被赫連夏軍圍困起來，來大千飛馬趕來，殺散敵人。無獨有偶，拓跋燾的坐騎也突然倒地不起，將拓跋燾摔下馬來，赫連夏軍蜂擁而上，在這千鈞一髮之際，貼身侍衛拓跋齊用自己的身體保護著拓跋燾，與赫連夏軍做殊死搏鬥，將赫連夏軍擊退。拓跋齊是拓跋什翼犍的長兄拓跋翳槐的玄孫，作戰非常勇猛，被拓跋燾引為貼身侍衛。
拓跋燾重新跳上戰馬，越戰越勇，手掌被流矢射中，也全然不顧，他手持長槍直刺夏國尚書斛黎文，親手將其殺死，又追殺了十幾名赫連夏軍騎士。
在皇帝的激勵下，北魏軍將士個個奮勇殺敵，無不以一當十，赫連夏軍大敗。兵敗如山倒。
北魏軍乘勝追擊，一直追到統萬城北，斬殺夏主的弟弟河南公赫連滿和侄兒赫連蒙遜，陣斬一萬多名赫連夏軍。匆忙之中，夏主赫連昌來不及進城，只好率領殘兵敗將西逃到上邦（今甘肅省天水市）。魏主拓跋燾身著普通士兵的衣服，一直衝殺在隊伍的最前面，竟然與豆代田一樣，隨著潰散的赫連夏軍突入了統萬城內。拓跋齊在一旁反覆勸諫，拓跋燾全然不聽。
不久，統萬城內的赫連夏軍就發現，混入城內的一名北魏軍士兵竟然是北魏國皇帝，赫連夏軍關閉所有的城門，拓跋燾、拓跋齊與拓跋燾的親隨盧魯元等人無路可逃，趁亂闖入夏主的後宮之中，搶來宮女們的長裙，撕成長條綁住長槍，拓跋燾藉此爬上了城牆，又從城牆上躍下，僥倖逃脫。
當天天黑以後，夏主依然杳無音訊，統萬城內人心惶惶，尚書僕射問至保護著赫連昌的母親趁黑棄城而逃。北魏司徒長孫翰率領八千騎兵跟蹤追擊夏主赫連昌，一直狂追到高平（今寧夏固原市），但沒有追上。
第二天，也就是元嘉四年（公元427年）六月三日，拓跋燾率軍進入不設防的統萬城，生擒夏國王公大臣、宗室子弟、宮中嬪妃等一萬多人，繳獲戰馬三十多萬匹，牛羊數千萬頭，金銀珍寶數不勝數。
就這樣，北魏軍占領了堅不可摧的統萬城。當初，赫連勃勃建設統萬城的時候，設計外城城牆高約十仞（16.1～18.4米），城牆根基寬三十步，城牆上面寬十步，宮牆高約五仞（8.05～9.2米），統萬城牆非常堅固，可以在上面磨刀。城內亭台樓閣，雕樑畫棟，十分壯麗。看到這些，一向勤儉的拓跋燾對身邊的人說∶「一個巴掌大點的小國，竟然如此奴役他的臣民，即使它不想滅亡，可能嗎?」
當拓跋燾順利解決了統萬以後，夏國平原公赫連定還在長安與北魏軍司空奚斤所部相持。拓跋燾從自己的部隊中抽出五千騎兵，由娥清和丘堆率領南下奪取土地。赫連定聽說統萬已經陷落，無心戀戰，率軍從長安撤退，西逃到上邦，奚斤率軍一直追到雍城（今陝西省鳳翔縣南），沒有追上。
至此，夏國已經喪失了關中的大部分國土，僅僅侷促於甘肅東部一帶，這裡的不少地方還是剛剛從西秦手裡奪得的。趁此時機，將赫連夏國一舉消滅，以免它死灰復燃，這在所有人看來都是一件順理成章的事情，然而，深謀遠慮的拓跋燾卻不這麼看。他認為，占領了統萬和長安，赫連夏國的滅亡是遲早的事情，只要北魏軍固守這兩個據點，夏國就無法鹹魚翻身，況且，在他的西面還有與夏國為敵的西秦，因此，如今的赫連夏已經無法對北魏構成太大的威脅。讓拓跋燾最擔心的是虎視眈眈的柔然和東面一直蠢蠢欲動的北燕，如果柔然真的乘虛南下，攻占了平城，那就得不償失了，於是，他留下常山王拓跋素、執金吾桓貸、將軍莫雲鎮守統萬，並下詔命令長安的奚斤一起班師回國。