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北魏灭大夏后，疆域再次扩张，已经和北凉接壤。北凉自知无法与北魏抗衡，便向北魏称藩。此时，北方的另一个政权北燕已经成为拓跋焘的下一个目标。
北魏神
三年（430），北燕国主冯跋病重，其弟冯弘杀侄自立，篡位为帝。延和元年（432），北魏军队休整完毕后，拓跋焘亲率大军讨伐北燕。北燕不是北魏的对手，石城太守李崇等十个郡的郡守集体倒戈，投降北魏大军。北燕王派出数万人出战，结果惨败。北燕尚书郭渊曾经劝北燕王冯弘向北魏表示诚意，献上女儿，充当北魏的藩属。冯弘说：“两国之间结下的仇怨已经相当深，投降北魏是自取灭亡，还不如好好守护城池，说不定还有一线转机。”
后来拓跋焘进围龙城，在粮食断绝的情况下，冯弘无法再坚守下去，向刘宋求救，并归降称藩。宋文帝虽然愿意接受北燕投诚，但是北燕实在太远，宋兵根本无法及时救援，可谓远水解不了近渴。
在迟迟等不到援军的情况下，冯弘只得向北魏求和，并愿献上女儿与北魏和亲。拓跋焘接受了他的请求，但要求冯弘派质子入魏，冯弘不肯答应。但在北魏大军围城的两年后，冯弘终于请求将太子送去北魏充当人质，拓跋焘此时却拒绝了，并准备兴兵讨伐北燕。冯弘只好向高句丽求助，得到同意后，冯弘放弃龙城，将成年男女全部迁入高句丽。可是冯弘到了高句丽后，却轻侮高句丽，政令刑法、赏赐处罚，都还像在自己国内一样。于是高句丽王杀死了冯弘，北燕灭亡。
这时北方的割据政权就剩下北凉了。北凉位于丝绸之路通道，地理位置颇为重要。因此拓跋焘很重视北凉，为了巩固邦交，还密谋将武威公主嫁给北凉国主沮渠牧犍。但沮渠牧犍与公主并不亲近，反而宠幸自己的寡嫂李氏。谁知李氏竟然给武威公主下毒，拓跋焘闻讯后，急忙派御医去救。虽然公主救活了，但却落下了残疾。拓跋焘盛怒，要求交出李氏，沮渠牧犍不肯，将李氏藏匿于酒泉，这便成了拓跋焘对北凉发动战争的导火索。
其实，北魏与北凉早有矛盾。北魏灭大夏以后，西域国家主要通过北凉联系北魏。而沮渠牧犍曾对西域诸国说：“北魏已经衰落，以后北魏使者到你们国家，不用理会。”导致西域诸国与北魏貌合神离，北魏无法与西域诸国进行贸易往来，交通要道也被阻塞，打通丝绸之路势在必行。
太延五年（439）六月，拓跋焘历数沮渠牧犍之罪，亲率大军前去讨伐。大军中有一位南凉国主的儿子秃发源贺作为向导，南凉原据姑臧，后为北凉所占。秃发源贺为拓跋焘劝降了姑臧城附近的南凉旧民来归附。
沮渠牧犍见拓跋焘来袭，据城不肯迎战。他一面向柔然求救，一面派弟弟沮渠董来率军在城南出城迎战魏军，北凉军战败而退。
拓跋焘到姑臧后，派使者令沮渠牧犍出降。沮渠牧犍得到信息，柔然将侵犯北魏边境，心存侥幸，猜测拓跋焘可能会还师，于是闭城固守。沮渠牧犍的侄子沮渠祖翻墙出城投降，把城内的情况全都告知了魏军。拓跋焘立即率领各路兵马攻城，沮渠牧犍的另一个侄子沮渠万年也率部来降。北魏军占了姑臧城之后，沮渠牧犍只得向拓跋焘当面请罪投降，北凉就此灭亡。
至此，北魏统一了北方，西晋末年以来一百三十五年的十六国分裂局面宣告结束。从而与南方的刘宋政权并立，形成南北对峙的格局。