尽管刘骏的刘宋朝廷大军对刘诞的叛军形成了压倒性的优势，但刘骏对胜利还是急不可耐。为了尽快攻取广陵，刘骏一方面不断催促沈庆之进军。一方面许下重赏，许诺谁要是能生擒刘诞，就封谁为食邑一千户的竟陵县侯，就连第一个率先攻上广陵城的，也会被封为食邑三百户的建兴县男。
在这种情况下，沈庆之也必须开始率军前进，直逼广陵城。刘诞这时再次耍起了小聪明，派人给沈庆之送上饭菜和美酒，声势十分浩大，竟然有一百多人抬着从北门出来。但沈庆之连看都没有看，直接下令全都烧了。
见这不奏效，刘诞又从城上投下函表，希望让沈庆之转呈给刘骏。但沈庆之再次拒绝，他说：“我是接受诏令前来讨伐叛贼的，不能替你呈送奏表。如果你一定要回到朝廷，接受死罪，你自己就应该打开城门，派遣使者，我为你护送前往。”这让刘诞气不打一处来，原来他想借着这些小聪明的手段引起刘骏对沈庆之的猜忌，但沈庆之这样处理，使得刘诞的如意算盘落了空。
大明三年（公元459年，北魏太安五年）六月，刘骏又命令沈庆之在桑里建造三座烽火台，约定攻克了广陵外城，就燃起一堆烽火；如果攻克了广陵内城，就点起两堆烽火；如果活捉了刘诞，就点起三堆烽火，刘骏急于拿下广陵的心情可见一斑。但沈庆之并不着急，他只是在城外填塞壕堑，为攻城进行着准备。
这让刘骏十分着急，督促沈庆之进宫的诏书下了一道又一道。 为了刺激沈庆之让他尽快攻城，刘骏甚至授意御史中丞庚徽之弹劾沈庆之作战不力，请求罢免其官职，然后自己装好人下诏表示不予追究。但此时天公又不作美了，雨季来临导致阴雨连绵不断，沈庆之无法组织起有效攻势，广陵城一时间难以攻破。面对陷入僵局的战事，刘骏勃然大怒，命令太史选择日期，他要亲自渡过长江去讨伐刘诞。刘义恭等大臣赶忙站出来竭力劝谏，刘骏这才作罢。
事实上刘骏完全没必要如此操之过急，因为刘诞的处境已经是越来越糟了。随着刘诞屡战屡败，其手下将士也大多越出城墙投降。就连刘诞的参军何康之也计划献城投降，虽然最终没有成功。但何康之还是砍开城门的门闩，出城投降。刘诞知道后勃然大怒，就在城楼上建起一座高楼，把何康之的母亲绑在上面，将她活活饿死。
有叛逃的也就有坚守的，有人劝说刘诞的左司马范义赶紧逃跑，但范义以不能丢下老母、不能抛妻弃子、不能背叛君主为由拒绝了。范义虽然留了下来，但和贺弼相比又逊色不少。这贺弼起初并不赞同刘诞造反，当初就是极力劝阻。现在这种状况，有人就劝贺弼应该早点儿出去归降，贺弼叹了一口气说：“刘公起兵反抗朝廷，这件事我是不应该跟从的。可是我平日承蒙刘公大恩厚遇，所以在大义上，我又是不能背叛他的。我只有一死来表明自己的心迹罢了。”说完，就喝毒药自杀了。
到了七月，大雨终于停了，沈庆之率领大军向广陵城发起猛攻。尽管年事已高，但他仍旧身先士卒，亲自冒着飞箭和石头，向前冲杀。在沈庆之的表率作用下，朝廷大军很快攻克了广陵外城。接着沈庆之又率大军乘胜追击，不久又攻克内城。此时的刘诞早已被吓破了胆，马上逃到后花园里。队主沈胤之等人追上，把他击伤。刘诞掉到水里，沈胤之等把他拉上来，斩了他。刘诞的母亲、妻子全都自杀。
至于刘诞的儿子刘景粹，刘诞早已派自己的亲信黄门吕昙济等人带着他希望躲藏到民间，谁知这些人一走出城门后，就全都逃散了，只有吕昙济一人不肯逃命，他把刘景粹背在背上，走了十几天才被抓获，两人同时被斩。
广陵叛乱被平定的消息很快传到了刘骏耳中，兴奋不已的刘骏亲自走出宣阳门，下令左右一起高呼万岁。接着他又开始了对刘诞和他一党的亲算，刘骏先是颁下诏令，贬刘诞姓留。同时又下令将广陵城内的所有居民，无论男女老少，全部杀掉。
沈庆之赶忙劝谏请求留下身高五尺以下的人不杀，其余的男子全都处死，至于女子全都赏给将士们作妾或作婢女，但即便是这样还是有三千多人被杀。但刘骏还是不肯罢休，下令将死人的头颅送到石头南岸，堆成一座。这一刻，刘骏的残暴也是显露无疑。
京观