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孝文帝亲眼目睹魏军败相，意识到在淮南仍难立足，他采纳高闾、陆睿的建议，放弃进攻计划。为了避免重蹈苻坚覆辙，他命前将军杨播率领三千步兵和五百骑兵在淮水南岸布阵殿后，抵御齐军的进攻，然后才敢以大军从容北渡淮水。
杨播是此役中的唯一亮点。时值春天，河水满涨，南齐军水陆并进，从四面八方聚拢来。杨播命令部下排成圆形阵势，阻止齐军追击，并率领将士冲锋陷阵，将重重齐兵杀得尸横遍地，心惊胆寒。眼见得大军已渡，河水稍退，杨播带上剩下的三百骑兵，挥舞手中兵器对着南齐的舰船大喊：“我现在要渡河了，能战之人只管上来！”南齐军队竟然没有一个敢动一动，目送着杨播渡过淮水，扬长北去。
其余几路进攻同样毫无进展。义阳、南郑两路的魏军陷入艰苦的攻城战，终于因为后继不足，难以维持，只好撤退。赭阳方面则更糟糕，拓跋鸾手下的几员战将相互间协调不力，卢渊、韦珍想要通过暂时休战寻找机会，李佐则与他们相反，日夜进攻，死伤不少。南齐援军来到，对魏军发动总攻，李佐单军迎战，大败，其余魏军各自溃逃，被齐将垣历生一一击破。此战令孝文帝大为恼火，他降了拓跋鸾的爵位，又将卢渊、李佐、韦珍削爵为民，这是北魏与南朝作战以来最重的一次军事处罚。
第二场魏齐大战（又称淮汉之战）以北魏进攻失败而告终。痛定思痛，孝文帝决定回归正轨，将一度中断的改革计划推行下去。改革的精髓是，要由外而内地改造鲜卑人。
大举进攻南齐之前，孝文帝就发布了一道诏书，禁止官吏、百姓着胡服。这道禁令显然是针对鲜卑为主的胡人的，大家穿惯了民族服装，可不习惯一下子换成汉服，何况很多武将出身的鲜卑统治者骨子里看不起汉人。于是大家私底下都骂孝文帝背弃祖宗，怨声载道。
不满的声音传到孝文帝耳中，他明白，是向群臣摊牌，以讲明改革习俗重要性的时候了。在这位“鲜卑种汉人骨”的皇帝的眼里，汉化的好处实在是明摆着的：一是承接正统，不再是老百姓眼中的夷戎，从而使统治稳固；二是促进经济，以农耕文化取代游牧文化，在当时就等同于先进取代落后；三是消除矛盾，从制度上来消除汉人与胡人之间的界限与隔阂。
太和十九年（公元495年），孝文帝大会群臣，忽然问道：“众卿是希望我大魏与商、周一样呢，还是连汉、晋都比不上呢？”
皇弟咸阳王拓跋禧马上说：“臣等愿陛下超越从前的君主！”
孝文帝又问：“那你们觉得应该移风易俗呢，还是因循守旧啊？”
拓跋禧回答道：“臣等愿陛下朝政日新！”
孝文帝笑道：“那是希望止于朕一身而已，还是希望传于子孙后代啊？”
拓跋禧说：“当然愿我朝千秋万代了！”
孝文帝就对群臣说：“既如此，朕自当发布诏令改革汉俗，你等不得违背。”
穆泰、拓跋丕、陆叡几个鲜卑老臣在旁边开始嘟哝起来，说：“我们鲜卑人一向骁勇善战，起于代北，而建都平城。现在迁都洛阳，一些百姓无法适应这里的气候，已经有不少人患病；如再改革汉俗，恐怕要亡族亡国了！”
孝文帝眉头一皱，就问仆射李冲等人：“诸卿有何见教？”
李冲本是汉人，自然大力拥护全盘汉化，盛赞改革汉俗的英明之处。以拓跋禧为首的年轻皇族也一力支持，说：“上令下从，谁敢违反！”
孝文帝这才点点头，说：“子曰：‘名不正则言不顺，言不顺则事不成，事不成则礼乐不兴’。（这哪里还是胡人皇帝，活脱脱一位满嘴“子曰诗云”、摇头晃脑的老先生哪！）现在朕就下令，废除北语（即鲜卑语），改说汉语正音。三十岁以上的人，口音很难一下子改变，允许慢慢来；三十岁以下的人，和在朝廷上的人，不可再像从前那样说北语。如有违背，当即降黜。众卿以为如何？”拓跋禧等人立即拥护，穆泰等老臣虽然心里老大不乐意，可众寡不敌，只好依了大流。
于是，孝文帝从这年开始连续发布改革令：禁止在朝中使用北语，违者免官；改革度量衡，使用汉朝的尺、斗，并铸造货币“太和五铢”，结束了过去没有货币的历史；学习春秋鲁人制定圜丘祭天之礼；在洛阳兴办学校；规定丧葬礼节，迁到洛阳的鲜卑人死后就地在河南埋葬，不得回葬故里。
次年，孝文帝下诏：“北人称土为拓，后为跋。魏的祖先出于黄帝，以土德王，所以为拓跋氏。土乃万物之元，现改姓为元（从此以后我们把拓跋氏一律改称元氏）。诸功臣旧族，不少姓氏十分繁复，分别改为汉姓。”鲜卑的复姓多取其中的一个音节，改为汉族的单姓，比如：丘穆陵氏改为穆氏，步六孤氏改为陆氏，贺赖氏改为贺氏，独孤氏改为刘氏，贺楼氏改为楼氏，勿忸于氏改为于氏，纥奚氏改为嵇氏，尉迟氏改为尉氏。这八个姓自建国以来一直功勋显著，位极王公，被定为鲜卑大姓。
为了与南朝汉人门族制度接轨，孝文帝又将范阳卢氏、清河崔氏、荥阳郑氏和太原王氏四姓定为北方汉人的四大姓，将这几家的女儿纳入后宫。他自己“以身作则”，将李冲的女儿召入后宫为夫人，并指定自己的六个弟弟分别娶四大姓以及陇西李氏（即李冲一族）的女孩为妻。这一招虽有包办婚姻之嫌，但却大大有利于鲜卑政权品定姓族，并与汉人士族全面融合。（可见所谓的民族融合，在起初的时候也非全是出于自愿。漫漫历史长河中，很多人的命运都是不能以个人意志为转移的，对个体而言，或许尤为痛苦，但对民族文化而言，却可能功及后世。）
齐整清流经过魏孝文帝几番“手术”，获得初步成功。耐人寻味的是，汉人与鲜卑人之间的矛盾日益减小的同时，北魏内部却由于人为划分士族寒族，出现了另一种社会阶层的分化，以至不出三十年，北魏就陷入了完全的分裂。我们可以这么说：“北朝盛于孝文帝，也亡于孝文帝。”历史的悖论。
孝文帝推行汉化措施，他的太子元恂却打心里头不赞成。原来元恂与孝文帝截然相反，不喜欢读书，人又长得肥胖，在平城的草原上骑骑马还比较适合，跑到黄河以南的洛阳，可就犯了愁咯。到了夏天，他就热得受不了，一心想着要回旧都。孝文帝赐给他汉服，他却只在公开场合穿上摆摆样子，回到东宫府就换回以前的胡服。东宫府中庶子高道悦屡屡语重心长地劝说，他不但不听，反而怀恨在心。孝文帝到嵩山祭祀，元恂负责留守洛阳。他与左右商量好，备了一匹快马，杀掉眼中钉高道悦，准备连夜跑回平城。
洛阳城中的领军元俨觉察到元恂的行动，立即关闭了城门。元恂没法出城，又回到东宫。尚书陆琇密告孝文帝，孝文帝大惊。得知城中局势暂时已经安定，他也不作声张，照常完成祭祀回到宫中，命人逮了太子带到身前，劈头就是一顿狠骂，然后与元禧等人轮流棒打太子，打得太子皮开肉绽，几乎昏死过去，才让左右将奄奄一息的太子扶走。
过了几个月，孝文帝的怒气稍稍消了一点，便召集群臣商议废太子之事。太子太傅穆亮等人都不同意，脱了帽子磕头求情。孝文帝想了想，说：“众卿求情，所为私事，我讨论的，是为国事。古人云：‘大义灭亲’。如今元恂竟敢违背我的命令，想要叛据北方。这是目无君父，岂可饶恕？！若是饶了他，乃是国家之祸，只恐我身后，魏国也会有永嘉之乱！”下令废元恂为庶人，立次子元恪为太子，并派兵将元恂软禁。元恂的遭遇与以前宋国的刘义康一模一样，不久后风传有人要谋反拥立他，孝文帝不放心，一杯毒酒，赐他自裁。
元恂被废后，以穆泰为代表的反对改革派并没有善罢甘休。冯太后当年曾一度想废掉孝文帝，穆泰死命劝谏，才使冯太后回心转意，所以孝文帝一朝他本来是十分受宠的。现在大批鲜卑贵族对改革不满，都找到穆泰，想要变天出头。
穆泰、陆叡等人暗中策划拥立皇叔阳平王元颐为帝。元颐倒是个明白人，表面上答应了穆泰，私下里派人向孝文帝报告。孝文帝请出有病在身的任城王元澄，一举拿获穆泰、陆叡及其同党，并全部处死。这一回合的打击之后，反对改革派的势力几乎灭亡，孝文帝的怀柔、铁腕两手措施显示了威力。
孝文帝在颁布诏令改革风俗的同时，也进一步巩固冯太后时代实施的三大制度。到了太和二十一年（公元497年）六月，他觉得内部重新整顿得差不多了，就下令调集河北的冀、定、瀛、相、济五州二十万兵力，从洛阳出发，御驾亲征，并以最得力的一个弟弟彭城王元勰都统主力，大举攻打南齐。魏孝文帝与齐明帝之间的第二次较量开场了。（魏、齐之间一共三场大规模的战争，第一次即萧道成篡宋后发生在寿阳的大战，第二次是太和十八年至十九年的淮汉之战，第三次便是此战。此战也是两位皇帝之间的最后一次较量。）
北魏的进攻重心是中路的雍州，经过前一番较量，齐明帝也明白扼守中路的重要性，他命直阁将军胡松与军主鲍举两路军马分别援助北襄城太守成公期和西汝南、北义阳二郡太守黄瑶起，守卫赭阳和舞阴（今河南泌阳西北）。
北魏一边，荆州刺史薛真度（薛安都的从弟）在大军集结之前就出兵攻打南齐的南阳，被南阳太守房伯玉击败。南阳不过是淮南江北的小小一郡，抵抗竟如此顽强，使魏孝文帝耿耿于怀。大军南下后，他留诸将主攻赭阳，自己则领兵南下，攻打南阳的郡治宛城（今河南南阳）。
房伯玉的策略是放弃外城，关闭内城严守不出。魏军虽然轻松攻克外城，却拿坚固的内城一筹莫展。孝文帝派中书舍人孙延景到城下劝降，说：“我军这次南征，与往时不同，不攻城略寨那是不会退军的，所以阁下的宛城早晚都得攻下。长则一年，短则一月，请阁下好好思量，封侯还是杀头，只在一念之间。细细追究，阁下已有三罪：先朝为齐武帝之臣，蒙受恩宠，却不能尽忠全节，这是第一罪；薛真度来攻城，你将他打败，这是第二罪；如今天子亲自驾临，你还不面缚投降，这是第三罪。有此三罪，还不快快献城？”
房伯玉心说，无理都给你说成有理了，还像话么，就叫军中的副手乐雅柔登上城楼答话：“既然你们要来攻城，那就用心打吧。我房伯玉地位卑微，有幸对抗大驾，死得其所！我虽蒙武帝厚恩，不敢忘怀，但嗣主无道，当今圣上即位，也是尊奉了武帝的遗敕；所以我也是尽节。薛真度入寇，扰乱边民，所以我让手下将士好好教训了他一顿。我这也是尽职尽责，算不得有罪。”
孝文帝见劝降不成，便率军在城边巡视，以寻找战机。不想房伯玉先设一着，在城外的桥下埋伏了几名敢死队员，身穿虎斑衣，头戴虎头帽。孝文帝的小队人马经过时，这些人忽然跳出来发动袭击，孝文帝连人带马吓个半死，幸好运气不错，没有受大伤。左右神射手立即来援，射死南齐伏兵，才救得皇帝一条性命。
孝文帝惊魂初定，抬头看去，宛城城头的齐兵士气高涨。他被迫改变计划，留下咸阳王元禧继续攻打宛城，自己则带上一部兵马继续南下，攻打新野。
新野也不是软柿子，太守刘思忌据城抵抗，魏军攻势毫无进展。孝文帝下令在城外筑起长长的围墙，以作长期打算，并向城中放话：“房伯玉已降，你何必死脑筋独守一城呢？”
刘思忌当即答复：“城中的兵力和粮食还多得很呢，还没工夫听你这小小胡虏的话！”
此时的兵力形势是，北魏的数十万步骑兵分散在南阳的赭阳、宛城、新野等几座城外连续猛攻，而各城之中的守兵不过数万，众寡悬殊。齐明帝先后派出裴叔业、萧衍、崔慧景三路军马，分兵几道，救援雍州。
即便如此，齐军仍居劣势。屋漏偏逢连夜雨，南齐的前军将军韩秀方等十五名将领向北魏投降，齐军从兵力和意志两方面都大大削弱了。魏军在沔水（今汉江）以北击败齐军，又俘虏了一批南齐的将军，并一直打到了沔水北岸。
窘境之下，南齐统帅们绞尽脑汁地想击中魏军命门。徐州刺史裴叔业曾与魏军多次交锋，他抓住魏军的特点，想出了一条围魏救赵的妙计：包抄到魏军身后，侵扰其边境，以引诱攻打雍、司两州的兵力退回。于是，他率领本部兵马，从钟离出发，乘虚而入，攻打北魏边境的虹城�