登国六年（公元391年），慕容垂子弟扣留了拓跋珪的弟弟拓跋觚，要求拓跋珪给后燕献马，拓跋珪断绝了与后燕的关系。并没有立即对后燕发动攻击，而是发兵北上，先是消灭了柔然东西两部，继而大破铁弗部刘直力朝，并顺势南下消灭了铁弗部，将势力范围向北拓展至漠北，向南延伸到河套以内。到登国八年（公元393年），拓跋珪西征高车俟吕邻部，试图东进救援西燕慕容永，并顺势消灭了类拔部帅刘曜，继而又南征薛千部。
拓跋珪解救慕容永的行动，使得北魏与后燕的关系更趋于恶化，后燕得不到马匹，而北魏也无法得到粮食、布帛。为了解决这一问题，登国九年（公元394年）年初，拓跋珪命令弟弟拓跋仪率军在五原等地实施屯田。
慕容垂灭掉西燕，让拓跋珪失去了一个重要盟友，更重要的是，占据了西燕之地的慕容垂，既可以随时从晋阳北上，进攻拓跋珪的代北之地，又可以从蓟城、龙城西进打击拓跋珪，严重威胁到拓跋珪腹地的安全。为了防患于未然，拓跋珪抢先下手，掠取燕代之地两国边境处依附后燕的各族部落部众。
拓跋珪此举立即引起了后燕的强烈反应。太元二十年五月，后燕主慕容垂在灭掉西燕九个月后，即下令讨伐拓跋珪。他命令太子慕容宝、辽西王慕容农、赵王慕容麟率领八万人马，兵锋直指五原，又命令范阳王慕容德、陈留王慕容绍率领一万八千步骑混合军团，作为后援。
听说后燕近十万大军前来讨伐，张衮对拓跋珪说∶“慕容宝借着滑台消灭翟钊、长子消灭慕容永之威，率领后燕主力前来，我们实在难与争锋。臣以为，应该向敌人示弱，让其产生轻视之心，这样才能击败他们。”拓跋珪听从了张衮的建议，率领魏国部众向西撤退，他们渡过黄河，逃往距离根据地以西一千余里的地方躲避。
后燕军队顺利抵达五原，招降了北魏旁支部落三万多户，收割杂粮一百多万斛，并在五原附近构筑黑城，其后，慕容宝率军进抵黄河渡口，在那里建造船只，准备渡河给予拓跋珪以毁灭性的打击。眼看后燕即将渡河，拓跋珪派遣司马许谦前往长安，向后秦主姚兴求救。姚兴命令杨佛嵩率军救援。八月，拓跋珪在黄河南岸集结军队，九月，推进到黄河岸边，沿黄河南岸一千多里遍插旌旗。拓跋珪之前命令原在五原农垦的弟弟拓跋仪，向西转移到朔方（内蒙古临河市），此时，他又下令让其率领五万骑兵留在黄河以北，等后燕军队撤离时打击后燕军队的后方；命令陈留公拓跋虔率领五万骑兵，部署在河东地区（此河东是指河套以内的东部地区），后燕军队一旦渡过黄河便攻其左翼；命令略阳公拓跋遵率领七万骑兵，切断燕军退往中山的道路。
后燕军队与魏军隔河相望。慕容宝整顿军队将要渡河之时，却突然刮起了狂风，将后燕军队的数十艘船只都刮到了黄河南岸。魏军抓获了船上的三百多名燕军士兵，拓跋珪赏赐他们衣食后将他们全部放还。
慕容宝从中山出发的时候，慕容垂已卧病在床。慕容宝兵至五原以后，拓跋珪命令部将率军埋伏在中山与五原之间的交通线上，将中山来的使者通通抓获，因此，慕容宝三个月没有接到慕容垂的一点消息。拓跋珪将使者强行押往黄河岸边，命其对着北岸大喊∶"你的父王已经去世，你为何不早早回去”慕容宝等人各怀鬼胎，不敢果断渡河。军中谣言四起，人心浮动。
魏军与燕军隔着黄河相持了数十天之久。
而在此期间，拓跋珪的疑兵之计也慢慢显出了效果。赵王慕容麟的部将慕舆嵩等人，认为慕容垂肯定死去了，他们密谋杀死慕容宝，立慕容麟为主。不过，他们的阴谋很快败露，慕舆嵩等人被慕容宝所杀。
慕舆嵩的阴谋虽然失败但是这一事件却直接导致了燕军主帅慕容宝疑虑重重，与主将慕容麟、慕容农等之间顿生隔阂。
时入隆冬，在迟迟没有中山方面的消息的情况下，十月二十五日，慕容宝终于决定率军撤离，烧毁船只，拔营东去。当时，天气尚不十分寒冷，黄河之上的浮冰还没有完全冻结，慕容宝认为拓跋珪不可能很快渡过黄河，因此后方并没有安排侦查部队。然而，让人意想不到的是，十一月三日，天上突然刮起了凛冽的寒风，气温骤降，黄河迅速冰封。拓跋珪抓住时机，留下辎重，选拔两万精锐骑兵迅速渡过了黄河，日夜兼程向东疾追。
六天之后，也就是十一月九日夜，拓跋珪的两万骑兵终于在参合陂追上了缓慢东撤的燕军。
燕军抵达参合陂的时候，天上突然刮起了大风，紧接着一股黑色的雾气覆盖了燕军军营。随军的支昙猛和尚对慕容宝说∶“这股大风与黑气，来势迅猛，是魏军将要到来的征兆，应该派军队前去抵御。”
慕容宝以为已经距离魏军很远了，便笑而不答。支昙猛还是不停地劝谏。赵王慕容麟首先发怒了∶“以殿下的神武和如此强盛的大军，足以横行沙漠。索虏（对拓跋部的蔑称）怎敢远来送死支昙猛妖言惑众，当斩杀以传示三军”。支昙猛哭着说∶“苻坚以百万之众却在淮南大败，正是其自恃人多轻敌，不相信骄兵必败所致啊!”
靳安也说∶“今日西北风来势迅猛，这是追兵将至的预兆，应该加强警戒，命令部队昼夜兼行离开此地，不然，肯定有危险。”
慕容德头脑还比较清醒，他劝说慕容宝听从二人的意见。慕容宝这才派遣慕容麟率领三万部队作为后军，以防万一。慕容麟认为支昙猛和靳安是胡言乱语，率部一边行军，一边打猎，根本不设戒备。慕容宝又派出侦察骑兵，可是，这些侦察兵走了十几里，就擅自解鞍休息，根本没有发现魏军就在眼前。
而燕军的覆灭就在眼前。
这是二十五岁的拓跋珪与四十一岁的慕容宝两人之间的对决，从两人的表现来看，拓跋珪更为老到。
魏军抵达参合陂以西地区以后，拓跋珪派出的侦察兵汇报，燕军就在参合陂的东面，大营就在蟠羊山（山西省阳高县东）南麓，依傍着河水。得知了燕军的确切下落之后，拓跋珪连夜给诸将分配作战任务，决定对燕军实施大规模的偷袭行动。当夜，魏军士兵口含木枚，绑住马嘴，神不知鬼不觉地慢慢接近了燕军，登上燕军四周的山上，进入指定的攻击位置。
第二天，一觉醒来的燕军，突然看到四面山上无数的魏军正从山上朝他们逼来。燕军从七月出师，至今已经三个多月，早已疲惫不堪。毫无心理准备的燕军士兵，突然看到从天而降的魏军，无不魂飞魄散，乱作一团，整个大营一片惊恐绝望。
拓跋珪立即命令魏军发起了进攻。魏军凭借着有利地形，从山上狂奔而下，势不可挡，而完全失去战斗力的数万燕军，如同待宰的羔羊，被魏军追杀。燕军人马自相践踏，被杀的、被踩死、压伤的就有一万多人，其余四、五万人同时缴械投降，侥幸脱逃的不过一千多人，燕国太子慕容宝等人狼狈逃回中山。魏军诛杀后燕陈留王慕容绍，生擒鲁阳王慕容倭奴、桂林王慕容道成、济阴公慕容尹国、北地王世子慕容钟葵、安定王世子慕容羊儿等文武将吏数千人，还抓获慕容宝的宠妾和宫人，缴获燕军武器、铠甲、辎重、财产等十余万。
拓跋珪留下了被俘的晁崇、贾闰及其弟弟贾彝等人作为参谋，对其余的被俘人员则打算发放衣食，予以放还，以争取中原民心。
拓跋珪召开会议，商讨如何处置这四五万燕军士兵。中部大人王建说∶“慕容宝在此全军覆没，燕国国内空虚，击败他们将十分容易。如今把俘虏放归，恐怕不合适。况且，放纵敌人会留下祸患，不如杀掉。”
拓跋珪对大家说∶"如果照王建说的，我担心以后中原人心将受到伤害，对我不再顺从，也不符合吊民伐罪的本意。”
但大家都同意王建的说法，拓跋珪遂下令将被俘的四、五万燕军士兵全部坑杀。
十二月，拓跋珪回到云中郡的盛乐。
参合陂之战，是北魏对后燕的一场重要战役。拓跋珪在参合陂之战中的胜利和继之而来的坑杀暴行，极大地削弱了后燕的国力，震动了整个后燕帝国，经此一役，东西强弱易势，也为北魏最终灭亡后燕奠定了基础。
狼狈奔还的后燕太子慕容宝，承受了巨大的心理压力，他多次向父王慕容垂请求再次出兵报仇雪恨。慕容垂最终同意了，他命令太子慕容宝之子慕容会录留台事务，领幽州刺史，镇守龙城，代替高阳王慕容隆；任命阳城王兰汗为北中郎将，代替长乐公慕容盛镇守蓟城；命令慕容隆和慕容盛率领龙城和蓟城的全部精兵，来到中山，计划明年再次大举讨伐北魏。
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