在梁军占领广陵的同时，南梁领军将军曹仲宗、东宫直阁将军陈庆之率部也对北魏的涡阳（今安徽省蒙城县）发起了进攻。如果梁军能够拔掉涡阳，既可以扩大进攻彭城的纵深，可以放心大胆地进攻彭城，又能将进攻彭城的梁军成景俊所部，与占领广陵的湛僧智及夏侯夔所部连成一片，便于以后的协同作战，而对于北魏而言，如果失去涡阳，那么，东南边防将无法收拾，因此，两国对此都十分重视。

梁武帝又下诏命令浔阳太守韦放率军增援曹仲宗和陈庆之所部，北魏散骑常侍费穆率领魏军突然杀来。当时韦放尚未安营，他身边仅有二百余人。韦放的堂弟韦洵非常骁勇，韦放命其单骑出战，只见韦洵杀入魏军军中，所向无敌，杀死无数魏军，韦洵的战马也被砍伤，无法前进，此时韦放身上的铠甲也被三支流箭射穿。梁军将士无不面如土色，劝说韦放突围而去。韦放厉声呵斥道：“今日惟有一死而已！”遂扔下头盔，跳下战马，坐在折叠椅上指挥。梁军将士见状，无不殊死苦战，以一当百，终于将魏军击退，梁军乘胜追至涡阳城下。

北魏朝廷又增派常山王元昭、大将军李奖、乞佛宝、费穆等率领五万大军前来增援，（《梁书·陈庆之传》称：“魏遣征南将军常山王元昭等率马步十五万来援，”）北魏先头部队进至驼涧（今安徽省蒙城县西北），距离涡阳四十里。陈庆之打算率军迎击，韦放认为魏军前锋必是精锐部队，与之交战获胜也没有什么大功，一旦失败将影响军心士气，不如以逸待劳。陈庆之却说：“魏军长途奔波而来，都已十分疲惫，他们距离我军尚远，肯定不会想到我们会突然袭击，趁着他们尚未集结完毕，应挫挫他们的锐气，出其不意，一定没有失败的道理。另外，我听说魏军驻扎的地方林木茂密，深夜他们肯定不会出来，诸位假如有疑虑的话，我请求独自率军出战。”于是，陈庆之独自率领麾下二百骑兵奔袭魏军，击败魏军先锋，魏军非常恐惧。陈庆之回营后即与众将一起向北推进，背靠涡阳城与魏军相持，双方从春天一直打到冬天，打了数十百次，梁军将士已非常疲惫。魏军意欲在梁军背后修筑营垒，曹仲宗等人担心腹背受敌，打算撤离。陈庆之手持符节，立于军门说道：“与诸位一起来到此地，已经将近一年，浪费的粮食武器不计其数。诸军全无战心，都想退去，岂是要建立功名、报效国家的态度？只是聚集在一起祸害人间罢了。我听说置之死地而后生，等到魏军大举前来后，我们再与之决战。你们如果真的想班师，我身上有皇帝的密诏，有人胆敢违反，我将按照密诏行事。”曹仲宗等人这才作罢。

魏军构筑了十三座堡垒，互为犄角之势。陈庆之趁夜率部出击，一连攻陷了四座堡垒，北魏涡阳城主王纬出城投降，韦放俘虏涡阳魏军四千二百人。下余九座堡垒魏军力量尚强，韦放将归降的三十余名俘虏分别放出，让他们向九座堡垒的魏军报信，陈庆之将剩余的魏军俘虏列队前行，自己亲自率领梁军呐喊着紧随其后，朝魏军营垒而来。魏军剩余九座堡垒也很快崩溃，梁军乘胜追击，几乎全歼了魏军，魏军尸体塞满涡水，又俘虏城中男女三万多人。梁朝在涡阳设置了西徐州，梁军乘胜驻扎在城父（今安徽省亳州市东南）。

这就是曹仲宗和陈庆之发动的涡阳之战。不过，对于这次涡阳之战，后世不少人持怀疑的态度，因为，根据史料的记载，很多地方是矛盾的。第一，史料来源问题。这次涡阳之战，《魏书》全无记载，战役的细节主要来自于《梁书·陈庆之传》和《梁书·韦放传》的记载，而《资治通鉴》也是取自这两传，同时，《梁书·武帝》对此也只字不提，如果真的取得了如此大捷的话，这是很不正常的。第二、关于魏军主将问题。《陈庆之传》和《韦放传》均提到的魏军主将是常山王元昭，《韦放传》更是说到魏军主将还有李奖、乞佛宝、费穆三人。据出土的《元昭墓志》，元昭早在正光三年（即公元522年）就已经去世了，怎能出现在五年后的涡阳战场上？关于元昭的去世时间，我们还可以从《魏书·元昭传》中得到佐证，该传称由于元昭“纳货元叉，所以赠礼优越”，这说明元昭去世时，正值元叉很有权势时期，而涡阳之战时，元叉已被杀两年了。李奖是顿丘李平的儿子，党附元叉，胡太后复辟后，将其削除官爵。李奖再次被起用是在明年，即建义初年（公元428年），也就是尔朱荣入洛、胡太后被杀之后，此时，必无率军之理。《魏书·费穆传》、《乞佛宝墓志》均未对此战有任何记载。但据《元邵墓志》，元邵是清河王元怿的次子，在此之前被封为常山郡王，因此，如果北魏曾发兵支援涡阳的话，领军的主将也是元邵，而非元昭。第三、关于魏军人数问题。《陈庆之传》称魏军是十五万，而《韦放传》却说是五万，估计司马光也认为《陈庆之传》说得太离谱，才采用了五万。此时，萧宝寅在关中阴谋叛乱，葛荣即将攻陷信都，北魏各地狼烟四起，对付河北腹地，北魏政府就不得不将刚刚千里而回的源子雍的夏州军队用上，原本在河北方向北魏朝廷还曾将李神轨的禁卫军用上，但信都陷落后，葛荣大举南下时，却不见李神轨的踪迹，这也说明京师禁卫军数量已捉襟见肘，不能再外调了，定州杨津被围三年，北魏朝廷一直无兵可援，哪里又能凑出十五万军队对付涡阳的梁军？第四，关于梁军的战绩问题。《韦放传》记载的是，梁军先攻破四座魏军堡垒后，涡阳城主就投降了，被俘的涡阳魏军仅4200人，而《陈庆之传》则说梁军攻破四座营垒后，继续攻克了另外九座营垒，最终俘获涡阳城内魏国军民3万多人，显然，《韦放传》的记载可信程度更高一些。综上，所谓的涡阳之战也许仅仅是一场小战役。

即便如此，到了孝昌三年年底、武泰元年年初，北魏朝廷已基本丧失了对整个河北的统治权，山西则大部被中立的军阀尔朱荣所控制，关中地区暂时被长孙稚收复，但秦陇地区则在万俟丑奴的控制之下，荆州地区梁军与魏军已经打了数年，淮河一线梁军已经进至彭城广陵一线，北魏孝文帝以来南伐战争的成果已全部丧失，北魏对南朝的优势已不复存在，并且，战火即将烧至北魏京师洛阳。据《魏书·地形志序》称：“孝昌之际，乱离尤甚。恒代而北，尽为丘墟；崤潼已西，烟火断绝；齐方全赵，死如乱麻。於是生民耗减，且将大半”。