外城被攻破后，毛德祖又临时构筑了三层内城，结果外面两层也遭破坏，宋军只剩最后一道防线还勉强可以据守。
毛德祖为人磊落豪迈，对待下属颇有恩德，在这种艰难情形下，竟也没人生出二心，大家日夜奋战，保卫城池，虽明知必死无疑，仍旧视死如归。
但虎牢处在必失的境地，无论是守城将士还是周围的援军，都对这点确信无疑。
这时候檀道济驻军在湖陆，刘粹驻军在项城，沈叔貍驻军在高桥，可他们全都畏惧魏军的强大，不敢轻易出手救援，只盼毛德祖能早日突围出来，然后接应他南返，至于虎牢等地，已经回天乏术了。
闰4月21日，拓跋嗣的耐心已经快要用尽了，指挥大军在城外挖掘地道，宣泄城中的井水，只要城中断水，守军意志再顽强也势必不能支撑。
城中人马干渴，再加上饥饿瘟疫，渐渐濒临破灭，北魏再趁机发动更为猛烈的攻击，仅仅用了两天时间，拓跋嗣终于如愿以偿地击破虎牢最后一道城墙。
敌人近在咫尺，守城将士拼命护送毛德祖撤离，毛德祖却执意不肯，大义凛然地说：“我誓与此城共存亡！”
但拓跋嗣特别交待士兵，务必生擒毛德祖，所以毛德祖终究没能完成自己的誓言，鲜卑将军豆代田倒是完成了拓跋嗣交付的任务，毛德祖在北魏待了几年后才在绝望和愤怒中死去。
虎牢的将领和参谋官也几乎都被俘虏，只有军事参议官范道基，率二百人突围成功，安全返回江南。
北魏也付出了惨重的代价，战场上的伤亡暂且不论，只死于瘟疫的人也有近五分之一。
当然战争成果还是很可观的，拓跋鲜卑终于完全占领了刘宋的司兖豫三州所属的各郡县。
拓跋嗣分别从当地挑选人才，任命他们为郡县长，进行安抚治理。
9月11日，料理完了善后工作，拓跋嗣怀着几分释然和兴奋回到京城，让奚斤随后北返，留下军队镇守虎牢，让娥清和周几，镇守枋头，让司马楚之率领追随他的部众，另行设立汝南、南阳、南顿、新蔡四郡，划归豫州统一管辖。
为了庆祝这项来之不易的胜利，拓跋嗣特意把平城的西宫外墙，向外扩了20里。
也许是数月战争养成了惯性，周几等人并没有安分下来，稍事休整之后，率军攻打刘宋刚刚收复的许昌，成功夺回城池，刘宋颍川郡长李元德和汝阳郡长王公度，全都投奔项城，豫州督导官刘粹派将领姚耸天，率军协防。
周己这才平心静气地享受战后的惬意，让人摧毁了许昌和钟城的城墙，以许昌为南方边界、钟城为东方边界，正式宣告宋魏第一次大战圆满落下帷幕。
这场战争无论对于南方还是北方，都造成了极大损失。刘宋丢掉三个州的土地，还折损了大量兵力，显然苦不堪言，而北魏虽然勉强取得胜利，也无非是“伤敌一千、自损八百”罢了，根本算不上有多荣耀，而且更大的麻烦在于，国君竟也困此死去。
拓跋嗣本就有病在身，后来又带病亲征，不久便染上了瘟疫，两毒并不能相克，反倒加重了他的病情，苟延残喘了一个多月，终于不治身亡，享年32岁，谥号为明元帝。
(本章完)
