宋文帝元嘉四年（公元427年）一月十一日，经过两个月的跋涉，拓跋焘才回到平城，一路上，从夏国掳掠来的一万多家居民，死了很多，到达平城的不过十分之六七。这些人到底是因饥饿寒冷而死，还是因逃亡被杀，原因不详。拓跋焘率领的这两万骑兵来的时候，仅仅用了四天时间就从黄河进抵统万城下，返程时，却用了两个多月，是黄河没有结冰，无法踏冰而过?或是有其他原因呢?这一切我们都无法知晓了。据《魏书·世祖本纪上》记载，拓跋焘在回师途中，于柞山将战利品赏赐给部下们。由此可以推测，拓跋焘回师当不是从原路返回，大约是从五原（今内蒙古包头市）附近渡口渡过黄河的。
北魏得以顺利占领长安，大约与赫连夏军主力西进袍罕、关中兵力薄弱有关，占领长安以后，北魏即对统万形成了南北夹击的态势。为了扭转这一不利局面，在拓跋焘撤围统万后，夏主赫连昌随即派遣平原公赫连定率领两万军队南下，企图夺回长安。
听说夏国企图夺回长安，拓跋焘决定再次大举进攻夏国，为此，他作出以下部署：
一是公元427年一月，他下令在阴山砍伐树木，制造大量攻城器具，以备攻城之需。
二是同年三月，他命令执金吾桓贷在君子津架设桥梁，方便大军渡过黄河。
三是任命高凉王拓跋礼镇守长安。拓跋礼是高凉王拓跋孤的曾孙，而拓跋孤则是拓跋珪的祖父拓跋什翼犍的四弟，拓跋什翼犍在石赵做人质时，部众打算拥立拓跋孤为主，而他坚决不从，拓跋什翼犍回来继位后，将一半部众分给了拓跋孤，拓跋孤死后，他的儿子拓跋斤被剥夺了其父的特权，因此，内心十分不满，诱使拓跋什翼犍的儿子拓跋宴君杀死了父亲，代国也就此被前秦所灭。按照辈分，拓跋礼是拓跋焘的族叔。
四是同年四月，他派遣员外散骑常侍步堆、谒者仆射胡觐等人前往刘宋。北魏已主动派遣步堆前往刘宋和好，当时正值拓跋焘北伐柔然之前，而宋文帝刘义隆虽然对北魏侵吞黄河以南之地耿耿于怀，但当时他正计划着诛灭徐羡之等人，也不愿与北魏交恶，等到诛灭了徐羡之等人后，他还需要时间稳定政局，因此，元嘉三年（公元426 年）八月，刘义隆正式下诏命令殿中将军吉恒北上，与北魏为了进一步巩固与刘宋的友好关系，以免刘宋趁黄河以南北魏军守备空虚而发起进攻。
自元嘉四年（公元427年）二月开始，北魏司空奚斤所部就与夏国平原公赫连定之军在长安相持。拓跋焘想趁赫连夏军分兵南下之机，大举进攻统万城，于是，在他派出步堆等人的同时，开始整顿军队，给各个将领分配战斗任务，准备对夏国发起新一轮大规模的进攻。
他又作出如下部署∶
一是命令将军贺多罗率领三千精锐骑兵为大军的侦察部队。
二是命令司徒长孙翰、廷尉长孙道生、宗正娥清率领三万骑兵为先锋。长孙翰是长孙肥的儿子；长孙道生是长孙嵩的侄儿；娥清曾在宋魏第一次交兵时，与周几等人一起南下。
三是命令常山王拓跋素、太仆丘堆、将军元太毗率领三万步兵为后继。拓跋素，是拓跋珪的堂叔拓跋遵的儿子；丘堆，代人，明元帝拓跋嗣时期为散骑常侍，后镇守并州；元太毗生平不详。
四是命令南阳王伏真、执金吾桓贷、将军姚黄眉率领三万步兵，携带攻城器械，准备强攻统万城。南阳王伏真生平不详；仅见《魏书》有明元帝拓跋嗣将拓跋仪第二子拓跋良封为南阳王，而拓跋良的侄儿叫拓跋祯，也许就是此人；桓贷生平不详，姚黄眉是后秦主姚兴的儿子，后秦灭亡后，姚黄眉逃到北魏，因他是明元帝拓跋嗣姚皇后的实现和解，公元427年，拓跋焘命令步堆再度南下，就是弟弟，拓跋嗣对他非常优待，将阳翟公主嫁给了他。
五是命令龙骧将军陆俟都督各路军马，镇守在大漠以南，以防备柔然。
五月，拓跋焘率军从平城出发，五月九日，拓跋焘从君子津渡过了黄河，当地的匈奴族首领鹊子率众归附北魏国。很快，北魏军行至拔邻山（今内蒙古准格尔旗境内），在这里，拓跋焘一面命令修筑城堡，囤积军需物资，一面亲自率领三万轻装骑兵，丢下辎重，先期南下。
群臣纷纷劝谏道∶“统万城池坚固，一时半会难以攻克，陛下今日率领轻装部队前往，进攻难以奏效，撤退之时又没有粮草，不如与步兵、攻城部队一起进发。”
拓跋焘却说∶“用兵之术，强攻坚城是最下策，不到万不得已不会使用。如果带上攻城器械一起行动，敌人肯定会因害怕而坚守城池，拒不出战，假设强攻统万难以在短时间内攻下，届时军粮将会吃完，士兵们也都疲惫不堪，又抢不到粮草，我军将陷入进退两难的险境，这不是上策。朕率领轻装骑兵径直挺进敌人城下，敌人原来探听到我们有步兵部队，却仅仅看到骑兵前来，必定会掉以轻心，朕再派出羸弱之军引诱他们，如果能够将其引诱出城决战，一定能够得手。朕之所以得出这一判断，是因为我军将士离家两千多里，背后还有黄河天险切断了我们的归路，正所谓'置之死地而后生'啊!我率领的这支部队与敌人决战，取胜绰绰有余，不过用他们攻城就不足了。”说完，拓跋焘即率军出发了。
北魏军驻扎在黑水，在此，拓跋焘亲自举行祭天仪式，然后，将大部队分别埋伏在山谷之中，仅仅命令少数部队来到统万城下。
夏将狄子玉投降了北魏军，他向拓跋焘透露∶“夏主赫连昌听说北魏军将至，派人征召平原公赫连定回师，赫连定却说∶'统万城池坚固，不会轻易被攻破。等我生擒了奚斤，然后，再从容北返，届时我们再里应外合，一定能击败北魏军。’因此，赫连昌采取了坚守不战的策略，不会出城与你们决战。”
狄子玉的话让拓跋焘十分不安，假如赫连昌真的固守不战的话，就打乱了拓跋焘引诱敌人出城决战的计划，北魏军历来善于野战，而不善于攻城，前有坚城，后无粮草，未来的形势将对北魏军非常不利。拓跋焘命令部队撤退到统万城以北地区，故意向城内的赫连夏军示弱，并派遣娥清和永昌王拓跋健率领五千骑兵向统万城以西地区掳掠当地居民。永昌王拓跋健，是拓跋焘的五弟，他武艺绝伦，堪比死去的陈留王拓跋虔。拓跋焘此举有几个作用∶一是分军西进，故意向敌人露出破绽，引诱对手出战；二是掳掠粮食，以补充军需，拓跋焘的这支部队来到统万城下后，并没有出现他所希望出现的情况————双方一战定胜负，赫连夏军并未出城，这支轻装部队本来所带的粮食就不多，此时已经快断粮了；三是掳掠敌国民众，激怒城内的赫连夏军。
正巧就在这时，一名犯罪的北魏军士兵投靠了赫连夏军（很让人怀疑这是拓跋焘故意派去的间谍），这名士兵进入统万城后，对夏主赫连昌汇报说∶“北魏军军粮已经吃尽，将士们仅仅能吃到蔬菜，他们的辎重都还在后方，步兵尚未到来，趁此机会，出城对北魏军发起攻击比较好。”
赫连昌一听，感觉确实如此，现在敌人已经断粮，趁此机会各个击破，当然是个不错的主意，假如等到北魏军大军全部到来以后，再打起来就麻烦了，于是，六月二日，他率领三万步骑混合军团主动出城，寻找北魏军决战。
北魏司徒长孙翰等人对拓跋焘说∶“赫连夏军的步兵方阵难以攻破，应该暂时避开他们，等到我军步兵部队到来以后，再一齐出击。”
拓跋焘等的就是这个机会，他说∶“你错了。我们长途跋涉来到此地，就是来寻找敌人决战的，我唯恐他们害怕我们而不敢出战，如今，敌人已经出城，我们却躲避敌人，不敢决战，这只会长别人威风，灭自己志气，这不是好计策。”
他率领军队假装北撤，引诱赫连夏军追击，目的是先将赫连夏军拖垮。
赫连夏军看到北魏军撤退，立即展开阵形，形成两路纵队，如鸟的一双翅膀一样，左右包抄追来。赫连夏军就这样气势汹汹地追了五六里地，突然，东南方向刮起了大风，顿时飞沙走石，日月无光。军中一名叫赵倪的宦官，一名犯罪的北魏军士兵投靠了赫连夏粗通术数，他对拓跋焘说∶“如今风雨从敌人那里刮来，敌人顺风，我们逆风，这是上天不帮助我们；况且将士们都又饥又渴，请陛下收拢部队，暂避其锋，等待以后再发起进攻。”崔浩怒斥道∶“你这是说的啥话!我大军深入敌境一千多里，早已筹划好了必胜的策略，岂可一天之内就突然改变!敌人贪利冒进，前军与后军之间已经拉开了距离，现在正应隐蔽分道出击，打他个措手不及。刮风下雨全看人们怎么灵活利用，岂可就认为对我不利!”拓跋焘接受了崔浩的意见，将部队一分为二，向赫连夏军发起了反扑。
激战中，长孙道生坐骑突然倒地，被赫连夏军围困起来，来大千飞马赶来，杀散敌人。无独有偶，拓跋焘的坐骑也突然倒地不起，将拓跋焘摔下马来，赫连夏军蜂拥而上，在这千钧一发之际，贴身侍卫拓跋齐用自己的身体保护着拓跋焘，与赫连夏军做殊死搏斗，将赫连夏军击退。拓跋齐是拓跋什翼犍的长兄拓跋翳槐的玄孙，作战非常勇猛，被拓跋焘引为贴身侍卫。
拓跋焘重新跳上战马，越战越勇，手掌被流矢射中，也全然不顾，他手持长枪直刺夏国尚书斛黎文，亲手将其杀死，又追杀了十几名赫连夏军骑士。
在皇帝的激励下，北魏军将士个个奋勇杀敌，无不以一当十，赫连夏军大败。兵败如山倒。
北魏军乘胜追击，一直追到统万城北，斩杀夏主的弟弟河南公赫连满和侄儿赫连蒙逊，阵斩一万多名赫连夏军。匆忙之中，夏主赫连昌来不及进城，只好率领残兵败将西逃到上邦（今甘肃省天水市）。魏主拓跋焘身着普通士兵的衣服，一直冲杀在队伍的最前面，竟然与豆代田一样，随着溃散的赫连夏军突入了统万城内。拓跋齐在一旁反复劝谏，拓跋焘全然不听。
不久，统万城内的赫连夏军就发现，混入城内的一名北魏军士兵竟然是北魏国皇帝，赫连夏军关闭所有的城门，拓跋焘、拓跋齐与拓跋焘的亲随卢鲁元等人无路可逃，趁乱闯入夏主的后宫之中，抢来宫女们的长裙，撕成长条绑住长枪，拓跋焘借此爬上了城墙，又从城墙上跃下，侥幸逃脱。
当天天黑以后，夏主依然杳无音讯，统万城内人心惶惶，尚书仆射问至保护着赫连昌的母亲趁黑弃城而逃。北魏司徒长孙翰率领八千骑兵跟踪追击夏主赫连昌，一直狂追到高平（今宁夏固原市），但没有追上。
第二天，也就是元嘉四年（公元427年）六月三日，拓跋焘率军进入不设防的统万城，生擒夏国王公大臣、宗室子弟、宫中嫔妃等一万多人，缴获战马三十多万匹，牛羊数千万头，金银珍宝数不胜数。
就这样，北魏军占领了坚不可摧的统万城。当初，赫连勃勃建设统万城的时候，设计外城城墙高约十仞（16.1～18.4米），城墙根基宽三十步，城墙上面宽十步，宫墙高约五仞（8.05～9.2米），统万城墙非常坚固，可以在上面磨刀。城内亭台楼阁，雕梁画栋，十分壮丽。看到这些，一向勤俭的拓跋焘对身边的人说∶“一个巴掌大点的小国，竟然如此奴役他的臣民，即使它不想灭亡，可能吗?”
当拓跋焘顺利解决了统万以后，夏国平原公赫连定还在长安与北魏军司空奚斤所部相持。拓跋焘从自己的部队中抽出五千骑兵，由娥清和丘堆率领南下夺取土地。赫连定听说统万已经陷落，无心恋战，率军从长安撤退，西逃到上邦，奚斤率军一直追到雍城（今陕西省凤翔县南），没有追上。
至此，夏国已经丧失了关中的大部分国土，仅仅局促于甘肃东部一带，这里的不少地方还是刚刚从西秦手里夺得的。趁此时机，将赫连夏国一举消灭，以免它死灰复燃，这在所有人看来都是一件顺理成章的事情，然而，深谋远虑的拓跋焘却不这么看。他认为，占领了统万和长安，赫连夏国的灭亡是迟早的事情，只要北魏军固守这两个据点，夏国就无法咸鱼翻身，况且，在他的西面还有与夏国为敌的西秦，因此，如今的赫连夏已经无法对北魏构成太大的威胁。让拓跋焘最担心的是虎视眈眈的柔然和东面一直蠢蠢欲动的北燕，如果柔然真的乘虚南下，攻占了平城，那就得不偿失了，于是，他留下常山王拓跋素、执金吾桓贷、将军莫云镇守统万，并下诏命令长安的奚斤一起班师回国。