对于慕容垂而言，自从消灭了翟钊以后，后燕便控制了黄河以南地区，极大地加深了南线的防御纵深，再加上东晋并无大举北伐的意图，因此夺取太行屋脊，扭转自己战略上的不利态势，就成了慕容垂的当务之急。况且消灭翟钊以后，后燕再无南线牵制，消灭西燕自然就被提上了后燕君臣的议事日程。

不过，当慕容垂提出进攻西燕的计划以后，后燕群臣、诸将依然提出了反对意见。理由是∶慕容永立国以来，从未对我国进行挑衅，而我军却是连年征战，士兵疲惫，怨声载道，此时不宜再动干戈，只有范阳王慕容德认为机不可失。

太元十八年（公元393年）十月，也就是在慕容垂消灭翟钊一年之后，后燕发起了了讨伐西燕的总动员。

慕容永的统治中心地区在今天的山西省上党地区，当时，西燕慕容永有十万军队，而慕容垂只率七万步骑，从人数上慕容垂并不占优势。而且，慕容垂的部队连年征战，比较疲惫，如果慕容永措置得力的话，不是没有胜算。然而，从慕容永立国以来的三次征战来看，慕容永本人的军事能力并不高明，西燕军队的战斗力也并不十分强，尤其是西燕的十万军队既要防守西面的蒲坂，又要防守各处的交通孔道，平均使用兵力，自然是不行的。

在这种情况下，两军主帅的智慧对于整场战役的走向，就起到了决定性的作用，如何误导对手、达到避实击虚、调动敌人的目的，就成了战役的关键。

太元十八年十一月，慕容垂亲率步骑七万从中山南下邺城，与此同时，他还派遣丹阳王慕容瓒、龙骧将军张崇从井陉关出发，进攻驻守晋阳的慕容永弟弟、武乡公慕容友，派遣征东将军平规进攻西燕镇东将军段平驻守的沙亭，打响了全面进攻西燕的序幕战。十二月，慕容垂抵达了邺城，而西燕主慕容永则命令尚书令刁云、车骑将军慕容钟率领五万大军，驻守在潞川，将主力部队放到了防备滏口陉上。

慕容垂也深感自己的兵力不足，于是只留下清河公慕容会镇守邺城，又征发司州、冀州、青州、兖州四州之兵，并派遣太原王慕容楷率军从滏口西进，辽西王慕容农从壶关西进，慕容垂则亲率大军从沙亭出发。至此，慕容垂显示给对手的共有四个进攻方向。从北至南依次是∶由慕容瓒率领的从井陉关出发、进攻晋阳的北路军；太原王慕容楷率领的从滏口西进之军，对面是刁云、慕容钟的五万大军；屯兵于沙亭附近的慕容垂主力中军；穿越壶关、进逼长子的慕容农所部。面对慕容垂的来势汹汹，慕容永将粮草辎重屯聚在台壁，命令征东将军慕容小逸豆归、镇东将军王次多、右将军勒马驹率领一万多军队防守。

让慕容永疑惑不解的却是，慕容垂屯军邺城西南将近一个多月，却迟迟不进。时间一天天过去，慕容垂仍旧驻屯在邺城。之所以这样做，一方面是为了兼顾南北两翼，防止慕容永主动出击，做困兽之斗；另一方面是在养精蓄锐的同时观察慕容永的一举一动，从而做出最佳应对策略。对于慕容永而言，他最好的应对方法是一方面以小部兵力，多张旗帜，迷惑敌人，扼守关隘；另一方面集中优势兵力，全力进攻敌人最强势的一部。再视战役的发展情况，决定是否继续扩大战果，各个击破敌人的进攻。

慕容永看到慕容垂一个多月没有动静，判断狡猾的慕容垂也许示形于邺城，其实打算南下，迂回到河内郡，从那里穿越太行陉，进攻天井关又或者从更西面的轵关，进入河东地区。于是，他下令将主力军团重新集结起来，只留下一支军队驻守在台壁，保护粮草辎重，其他主力部队则先南下天井关，又从东线调兵，充当工程兵，将道路较宽的太行陉用石头完全封堵起来，再将大军屯驻在轵关之上，准备以逸待劳，一举歼灭来犯之敌。

慕容永的这一重大决策，完全来自于自己的凭空想象，判断慕容垂有可能从太行道进攻的依据∶一是慕容垂迟迟不进，一定有诈，应当不会选择从较近的滏口进攻；二是太行道相对比较宽，便于军队行军。在彻底堵塞了太行道以后，慕容永进一步判断，慕容垂会继续西进，绕道轵关进攻。西燕军队从东线调来，将太行道堵塞以后，又风尘仆仆继续西进，集结在轵关。

可惜事情完全没有按照慕容永的想象发展。太元十九年（公元394年）四月二十日，慕容垂亲自率领大军对已经空虚的滏口发起了猛烈的进攻，并顺利将其拿下，攻下滏口之后，又乘胜从背面进入了天井关（山西省晋城市西南四十五华里的太行山上），至此，后燕大军顺利进入上党盆地。

五月一日，慕容垂大军推进到台壁。慕容永担心台壁有失，赶忙派遣堂兄、太尉慕容大逸豆归率军前去增援，结果却被后燕平东将军平规率军击破。慕容小逸豆归率领众将出战。后燕辽西王慕容农前往迎战，又将其击败，并阵斩西燕右将军勒马驹，活捉镇东将军王次多。后燕军遂包围了台壁。慕容永急忙征调远在南面太行山麓轵关一带的驻军东返，自己则亲自率领五万大军抵御，依托河曲自守，并派出使者约期与慕容垂决战。而就在此时，西燕潞川驻军主将、尚书令刁云与慕容钟惊慌失措，率众投降。慕容永大怒，诛杀了二人的妻子儿女。

五月十六日，双方决战的日子终于到来了。

慕容垂做好了大战前的准备工作。他在台壁以南列下阵势，以辽西王慕容农和太原王慕容楷为左右两翼。战前一天，他还秘密派遣骁骑将军慕容国率领一千骑兵，提前埋伏在山涧之中，作为奇兵。两军在河曲展开了一场生死对决。慕容垂假装败退，慕容永乘胜追击了几里。就在这时，慕容国的一千骑兵突然从山涧杀出，在慕容永后方左砍右杀，与此同时，慕容楷和慕容农也从两翼夹击，大败慕容永，并斩首了西燕军八千多级。慕容永狼狈退回到长子。西燕晋阳守将闻讯，不战弃城而逃。后燕丹阳王慕容瓒等人也攻克了晋阳。慕容垂大军包围了长子。

慕容永打算往西逃奔后秦姚苌，侍中兰英劝说道∶“过去石虎进攻我们的龙城，太祖慕容默坚守不弃，最终成就了大燕伟业。如今慕容垂已是七十老翁，对战争早已厌倦，不可能长年累月驻在此地，攻击我们。我军只用坚守城池，令其疲惫即可。”于是，慕容永打消了放弃抵抗的念头，还派遣儿子常山公慕容弘等人向东晋雍州刺史郗恢求救，并献上一枚玉玺。

北魏与后燕交恶以后，拓跋珪采取了联合西燕、制约后燕的策略。因此，在拓跋珪接到慕容永的求救信以后，就立即命令陈留公拓跋虔（元虔）、将军庾岳率领五万骑兵，东渡黄河前来救援，魏军抵达秀容。

然而，晋军和魏军尚未抵达长子，长子城内就已经支持不下去了。慕容大逸豆归所部将领伐勤、贾韬等人秘密与后燕联络，打开了长子的城门，后燕军队涌进城内。慕容永逃往北门，被后燕前锋抓获。慕容永曾将慕容垂一系子孙全部诛杀，慕容垂因此对其恨之入骨。他责骂慕容永一通，然后将其诛杀，并将西燕原已投降的刁云等公卿三十多人一并杀死。西燕八郡七万多户以及慕容永从长安得来的珍宝、乐器、服饰、车马等全部纳入慕容垂的囊中。至此，西燕灭亡。