万幸的是，此时的北魏明元帝拓跋嗣并非其父道武帝拓跋珪，也不是他的儿子太武帝拓跋焘，他一直在摇摆不定，并且，北魏道武帝时代的名将，也都在道武帝晚年被诛杀殆尽，剩下的，都是一些循规蹈矩的人；而后秦此时则惊魂普定，不用说后秦主姚泓了，一连串的外忧内患、气势如虹的晋军也让后秦此时的决策者姚绍心生怯意，失去了对战场冷静的判断力，没有抓住战机，以优势兵力选择黄河以南或者以北一处敌人，主动出击，将其全歼。不过，我们此时说的仅仅是纸上谈兵，也许当时的秦军在不久前的两次大规模的内讧中，往返厮杀，精兵良将早已消耗殆尽，士兵也是疲惫不堪，军无战心，“天时地利人和”，没有了人和，即使再好的天时与地利，又有何用呢！
此时的沈林子也意识到了问题的严重性，他对檀道济建议说：“如今，蒲阪城墙坚固，城河很深，短时间无法攻破，强攻则会造成重大伤亡，固守在这里则浪费时日，不如离开此地，先专心进攻潼关一地。潼关天险，是地形险要之地，王镇恶一支孤军，形势非常不利。如果姚绍到此，就难办了。我们如果攻克了潼关，蒲阪的尹昭将不战而降。”于是，檀道济采纳了沈林子的意见，改变了原有计划，主动放弃进攻蒲阪，又渡过黄河南下，在潼关与王镇恶所部会师。
义熙十三年三月，檀道济、沈林子之军抵达潼关。此时，后秦太宰姚绍已经率领后秦大军来到潼关，将王镇恶、檀道济、沈林子之军层层包围，企图一举将这支晋军消灭掉。当时，晋军悬军深入，粮运困难，经历了蒲阪、匈奴堡之败，又看到姚绍大军前来，晋军上下都非常恐惧，可以说，当时的晋军是危若累卵。檀道济与众将商议，打算先率军渡过黄河，暂避秦军锋芒，也有人说抛弃辎重，东逃寻找刘裕大军。在这紧要关头，沈林子手按佩剑，说道：“相公勤王，志清六合，许、洛已平，关右将定，事情成败，在于前锋。如今，丢掉将要胜利的趋势，抛弃将要成功的基业，大军距离我们还很远，敌人人数还很多，即使想要逃回，也是不可能的！下官受命作为前锋，立下誓言要竭尽全力，今日之事，我自能为将军办成。可是，同行诸君，或者与相公一起历经艰难，或者深受相公的厚恩，此时奔退，还有什么脸面再见相公的旗鼓呢！”沈林子说毕，命令自己麾下的数百人将营垒的水井填埋，焚烧了营舍，表示了视死如归的决心和勇气，然后，他亲自率领这支数百人壮士组成的部队，朝秦军阵脚的西北杀来。沈林子的区区数百之众置身于秦军5万大军之中，无疑于沧海之一粟，原无关大局。然而，正是在沈林子这股敢死队的冲击下，秦军西北阵脚稍微松动了一下，这种松动却很快象瘟疫一样波及到全军，秦军整个阵脚一阵松动，就在这一瞬间，晋军全军悉数压上，秦军整体向后退却，并最终形成了大的溃败，被晋军俘虏了上千人，晋军缴获了秦军大量的军资，取得了一次至关重要的胜利，也极大地鼓舞了全军的士气，扭转了不利的态势。
此战以后，大约晋军就占领了潼关，战败后的姚绍率军退守定城（陕西省华阴县东），他对众将说：“檀道济等人悬军深入，兵力不多，在此最多不过坚壁不战，等待刘裕的大军。我分出一支部队远去阌乡（河南省灵宝县西北），切断他们的粮道，不出一个月，自然能够将其全歼。晋军前锋战败以后，刘裕自然就无计可施了。”但是，胡翼度却反对道：“军势应该集中而不可以分散，如果偏师不利，军心将会大乱，岂能再战！” 姚绍的这一决策是正确的，但他判断晋军不敢主动出战，则似是而非：晋军面对后秦大军自然不会主动发起攻击，但不代表不会主动攻击分军以后的秦军。基于上述判断，尤其是在胡翼度的反对下，姚绍打消了另外分出一支部队远去切断粮道的计划，而是命令武卫将军姚鸾率领精锐部队守住一处险要之地，以切断大路的晋军粮道，并分辅国将军胡翼度率领部队驻守东原，为掎角之势，与晋军大营距离很近。从渑池入关，原本有两条道路，一条是从回谿阪（今河南省洛宁县东北，又称东崤山阪，长四里，宽二丈，深二丈五尺）往西，汉代以前都是从这里经过，被称为南路；第二条是大路，大路是汉末曹操讨伐关中诸将的时候，感到南路太险恶了，就在北面另外开凿了一条大路，被称作北路或者大路。由于主帅姚绍判断晋军不敢主动发动攻击，因此，姚鸾的这支奇兵并没有采取隐蔽战术，远离晋军大营，而是明目张胆地卡在大路之上。
姚鸾命令尹雅率军与晋军檀道济司马徐琰所部在潼关以南交战，尹雅再次战败被擒，被送到刘裕那里，刘裕想到他上次被俘后又脱逃，将要诛杀他，他说：“前不久，尹雅我被你们抓获就应被处死，侥幸逃脱，今日被杀，实在是心甘情愿。不过，汉族与我们虽然人种不同，但君臣大义是一样的，晋朝以大义作为军事行动的口号，难道独独不允许我秦国有忠于社稷的忠臣吗！”刘裕听了，就又释放了他。
三月四日，沈林子率领部队深夜衔枚，偷袭秦军固守的城池，突然遭到夜袭的秦军从睡梦中惊醒，很快就束手就擒。沈林子下令将秦将姚鸾鼻子割掉后斩杀，将投降的数千秦军全部活埋。据《晋书·姚泓载记》记载，此战被杀的秦军共计九千余人。胡三省注称，在东原（今地不详）驻守着的胡翼度部队，本与姚鸾之军相互策应，但是，在姚鸾被攻击的时候，胡翼度却未发兵援救，胡三省认为，此时的秦军已经成为惊弓之鸟，不敢救援。个人则认为，这与晋军采取夜袭战，并迅速解决战斗有关。当时，众将上报战功都夸大其词，虚报战果，只有沈林子据实上报，刘裕给其写信询问缘由，沈林子回答：“王者之师，本有征无战，岂可再增加斩获人数，自我夸耀！国渊据实被赏，魏尚虚报受罚，这都是前车之鉴，后事之师。”刘裕非常赞赏。这次沈林子又全歼了姚鸾之军，捷报传来，刘裕专门给他写信道：“你接连取得胜利，我高兴得无以言表。后秦军队既然接连遭到惨败，我猜想他们不会坚持多久了。”
一计不成，姚绍又生出一计。
他又派遣抚军将军姚赞率军屯驻在黄河河中的小岛之上（“河上”，也可翻译为黄河岸边），以切断晋军的水路，并派遣恢武将军姚难率军从蒲阪运输军粮接济姚赞的部队，姚难运的运输队行至香城（陕西省大荔县东，与蒲阪隔黄河相望），被晋军击败，当时，黄河以北的后秦河北太守薛帛在河曲（山西省芮城县风陵渡一带的黄河拐弯处），投降了晋军，而姚谌守尧柳（陕西省蓝田县南），姚和都则前往河东讨伐反叛的薛帛。当听说晋军进攻姚难的消息后，当即前去营救，秦军抵达战场时，姚难已经战败，秦军趁势将河曲的晋军别部击败，进屯蒲阪。再说姚赞军。姚赞率领的秦军营垒尚未构筑好，沈林子再次率军发动突击，接连将秦军战败，姚赞骑马仓皇逃脱，返回定城。
于是，晋军的这支先头部队在潼关附近逐渐站稳了脚跟，秦晋两军陷于相持。