沈庆之阅过后，默不作声，将信递给刘康祖，刘康祖阅过，同样眉头深锁，默不作语，暗道：“看来南北之战已无从阻止，此战必败，并且此战过后，陛下与太子的矛盾将爆发，届时我将如何自处？”
刘义隆道：“拓跋焘身为帝王，写信如同婴孩，可见其已心虚，其以往之所向披靡，全赖崔浩。崔浩一死，拓跋焘便仅是有勇无谋的莽夫，悬瓠城之战，十万大军难敌一千守军，可见魏军之弱。现在江河通畅，百道惧济，正是出师北伐的大好时机。你们无需多虑，朕意已决。”
护军将军萧思话等人同样固谏北伐之事不可遽行，但刘义隆一无所纳，不相信沙场名将沈庆之、刘康祖，而坚信从未上过战场的丹杨尹徐湛之、吏部尚书江湛、彭城太守王玄谟等人，决意北伐，便命人起草诏书：“虏近虽摧挫，兽心靡革，驱逼遗氓，复规窃暴。比得河朔秦雍华戎表疏，归诉困棘，跂望绥拯，潜相纠结，以候王师。并陈芮芮此春因其来掠，掩袭巢窟，种落畜牧，所亡太半，连岁相持，于今未解。又猜虐互发，亲党诛残，根本危敝，自相残殄。芮芮间使适至，所说并符，远输诚款，誓为犄角。遐迩注情，既宜赴奖，且水雨丰澍，舟楫流通，经略之会，实在兹日。”
决意北伐后，南朝上下开始准备。史书对南朝元嘉盛世的赞美无所不用其极，但事实是二十年的太平盛世尚不足以支撑宋朝发动一场大战，为弥补国库空虚，刘义隆下令，上起王公、王妃、公主以及全部官员、州长、郡长，每人都需捐款，扬州、南徐州、南兖州、江州四州中，凡是百姓家产超过五十万钱的，僧侣尼姑的积蓄满二十万钱的，均需借出四分之一来供军队急用，等到战事结束即行归还。
由于兵力不足，刘义隆征召了青州、冀州、徐州、豫州、北兖、南兖六个州郡的青壮男子，每家三个壮丁抽一人、五个壮丁抽二人。
公元450年七月，刘义隆分派诸将分三路北伐，东路军有六万人，兵船一万。辅国将军萧斌为统帅，宁朔将军王玄谟率太子步兵校尉沈庆之、镇军谘议参军申坦等水军一万为先锋，经淮、泗入河，进攻碻磝、滑台等地。同时，武陵王刘骏总率四州兵力，做为东路军主力，水陆并进。该路大军的主要目的为扫通黄河沿岸。
中路军由太子左卫率臧质但任前军，骁骑将军王方回、建武将军刘康祖、右军参军梁坦等率领步骑十万，直趋许昌、洛阳。豫州刺史、南平王刘铄联营前进，在东西两个方向一起举兵进攻，后继配合。南阳王刘铄坐镇重镇寿阳，节制臧质等人。该路大军的主要目的为克戍洛阳，以为北防根据。
西路军以雍州剌史随王刘诞为统帅，柳元景为建威将军，总领振威将军尹显祖、奋武将军曾方平、建武将军薛安都、略阳太守庞法起，率兵进攻弘农，直趋长安。护军将军萧思话，带龙骧将军杜坦，宁远将军刘德愿，率荆、雍二州劲旅，向武关进发，扬威关中。该路大军的主要目的为以巴蜀、汉中之军骚扰北魏陇凉边地，以配合大军行动。
刘义隆又命江夏王刘义恭进驻彭城，为三军统帅，统一调度诸军。并命令其他各府和司空府使持节所督的各军区，各派精兵协助。