409年6月19日，刘裕一路势如破竹，很快攻克广固外城，慕容超被迫集结残余部众退至内城自守。
广固城名扬四海，刘裕料想短期内很难顺利克服，于是下令兴筑三丈高的长墙，又挖掘深沟三道，进行严密包围，准备困死城中的鲜卑人。
除此之后，刘裕还大量招纳安抚归降的人，选拔任用贤能才俊，无论夷族还是汉人，都十分欢乐，纷纷呈献晋军所需的各样补给，刘裕后来索性停止了长江和淮河的后勤供应，只当地的粮食草料就足够维持军用。
此情此景，不由得慕容超不心烦意乱，派政府助理行政官张纲，前往后秦请求救援，又赦免了桂林王慕容镇，让他主管朝廷机要，兼任全国各军区总司令长官，然后十分诚恳地向他道歉，并询求救国之道。
慕容镇已是万念俱灰，有气无力地回说：“国家存亡全系陛下一人身上，如今大败而回，文武官员已有离散的心意，民心士气，全都丧失，局面至为凶险。
听说秦国正有内患，恐怕无力分兵拯救别人，我们也不必对他抱有希望，不然希望越大，失望也越大。
反观我们国内四散逃亡、回归营帐的还有数万人的规模，最好拿出金银财宝，作为悬赏，与敌人再做一次决战，如果上天相助，定可击败敌人，如果不幸落败，战死也算没留遗憾，总比关着门等死要好。”
慕容超更加悲观，正迟疑之际，宰相、乐浪王慕容惠提出了反对意见：“晋军在大胜之后，声势直冲霄汉，我们用残兵败将，与他们相对抗，岂不是自寻死路！刘勃勃虽然在朔方兴风作浪，但对秦国并没有构成太大威胁，而且秦国与我们分割中原，势同唇齿，怎么能不来救援？唯一值得担心的问题在于如果不派出大臣，就得不到重兵，政府最高行政长官韩范，受到两国的尊重，最好是派他前往求救，定有喜讯传来。”
慕容超已没了主意，全凭慕容惠安排。
于是由韩范带队出使后秦，作为最后的希望。
这时张纲已从长安归来，果然没有搬到救兵，但并非因为他官小位卑，实在是后秦无力干预。
有人曾对刘裕说过：“张纲有巧思，精于机械，如果让他制造攻城武器，广固一定可以迅速攻克。”
正好张纲回国时要经过东晋的势力范围，东晋泰山郡长申宣把他生擒，送给了刘裕。
刘裕便把张纲放到攻城用的楼车上，升到城头，让他绕城宣告：“刘勃勃大破秦国军队，姚兴自顾暇，不用等救兵了！”城中将士脸色大变。
心理战术有时能有奇效，尤其在敌人处于劣势的情况下，往往有锦上添花的好处。
东晋每次有增援部队或朝廷使节到达广固城外，刘裕都秘密派出军队，在夜间南下，暗中会合，然后在第二天再军旗招展，锣鼓喧天地赶回来，造成一种大批援军不断涌入的假象。
经过刘裕的精心安排，广固城北的民众，携带武器、粮秣，归附东晋北伐兵团的，有时一天能有好几千人，城中的守将和慕容超的心腹，也有许多出城归附的。
此消彼长间，刘裕都不必动用武力，对广固的围攻，已显得越发猛烈，城中守军的压力也与日俱增。
除了主动投降的，南燕重臣张华、封恺等人，则在战场上被晋军生擒，慕容超万般恐惧，请求割让大岘山以南的土地，降为藩臣，以换取和平。
刘裕果断拒绝了。
姚兴得知刘裕那么嚣张，心里很不是滋味，可又实在无力出兵，只得派使节对刘裕施加言语上和心理上的压力：“慕容家与我们都是邻居，而且一向相处友好，你怎能逼迫至此！我们已派出铁骑十万人，进驻洛阳，你如果还不撤退，我们就下令让他们长驱直入！”
刘裕异常冷漠地听完了使节的话，把他叫到跟前说道：“告诉你们的姚兴，我征服燕国之后，休兵三年，就会夺取关中和洛阳，你们今天如果要送上门来，那很好，送得越快越好，都省得我再特意跑一趟。”
后秦使节当场吓尿，颤抖着俩腿地回国复命去了。
刘裕的机要军事总参议官刘穆之，听说此事之后，立刻赶赴前线，抱怨说：“我就怕你太冲动，所以得知秦使来访，第一时间就启程，想不到还是晚了一步，平常时候，事情不论大小，你都先跟我商议之后，再作决断，战场上互通信件多有不便，也能理解，但你也该仔细考虑，怎么可以脱口而出，意气用事？这些话并不能让敌人畏惧，反而会让他们恼羞成怒，如果广固不能攻下，而羌贼发动突击，我们能用什么抵挡？”
刘裕忍不住笑出声来，递上一杯茶给他压压惊，然后才解释道：“这是军事上的谋略，超出你了解的范围，所以才没有找你商量，请多见谅呐。两军交战，成败在于谁的行动更加迅速，他们如果有力量救援，一定怕我们知道，哪有先派人事先通知的道理！显然不过是一番大话空话，我国军队长期以来，没有出过国境，羌人看到我们讨伐三齐，心里已经恐惧，再加上有刘勃勃不时骚扰，连自己的老命都保不住了，有什么能力救人呢？”