孝庄帝离开洛阳后，临海王元彧、安丰王元延明即率领洛阳百官，查封了国库，准备皇帝仪仗，前去迎接元颢。二十五日，元颢进入洛阳，改元建武，并宣布大赦，以陈庆之为侍中、车骑大将军、左光禄大夫，增邑一万户。杨椿的儿子杨昱在荥阳被擒，太保杨椿还在洛阳，杨椿的弟弟杨顺为冀州刺史，杨顺的儿子杨仲宣为正平太守；杨椿的哥哥杨播的儿子杨侃为北中郎将、弟弟杨津的儿子杨遁为尚书郎，均追随孝庄帝北逃。元颢对杨椿十分猜忌，但因为杨氏宗族势力很大，担心失去人心，没有诛杀杨椿。有人劝说杨椿出逃，但杨椿却说：“我家上下一百多人，想逃又能逃到何处？只有坐在这里，听天由命了。”

元颢一路北上，沿途占领的城池也都留下了部分部队戍守。但元颢进入洛阳之后，这些城池就遭到了临近魏军的进攻。元颢后军都督侯暄驻守在睢阳，作为北伐军的后援。北魏行台崔晓芬、大都督刁宣率部包围了睢阳，昼夜发起进攻，五月二十七日，侯暄突围南逃，被魏军追上斩杀，魏军俘获梁军三千人。与此同时，元天穆、王老生、李叔仁等人也率领四万大军攻克了大梁，攻克大梁之后，元天穆分出两万军队交给费穆，由其继续西进，向虎牢关扑来，又以刁宣、刁双驻守大梁。元颢命令陈庆之率军迎战。

元天穆畏惧元颢，打算北渡黄河，他召集诸将商议对策。都督杨宽（前怀朔镇将杨钧之子）说：“江南人轻率，非大王的对手，况且，梁军悬军深入，师老兵疲，乃强弩之末，能有什么作为？请直接向虎牢关发起进攻，决战于洛阳，此事如同摧枯拉朽一般容易，大王不用怀疑。”元天穆表示同意，遂率军朝虎牢关杀来，令杨宽与尔朱能作为后军，但途中又有人表示异议。元天穆再次产生了动摇，他对行台郎中温子升说：“你是打算回到洛阳还是愿意随我北上？”温子升回答：“皇上因为虎牢关失守，才如此狼狈。元颢刚刚进入洛阳，人心不稳，现在趁机进击，定能成功。大王平定京师，迎回皇上，这是齐桓公、晋文公曾立下的功业啊，放弃此举、北渡黄河，实在替大王惋惜啊。”元天穆虽然认为他说得对，但却没有采纳，遂率军从毕公垒（今地不详，《周书·杨宽传》称在石济，河南省延津县北）渡过了黄河，前往河内迎接孝庄帝。

费穆与陈庆之在虎牢关苦战，眼看就要攻克虎牢，听说元天穆已率军北渡黄河，自认为失去了援军，遂投降了陈庆之。陈庆之乘胜东进，再度收复了大梁和梁国。陈庆之所部数千之众，自从从铚城出发杀到洛阳，在一百四十天内一共攻克北魏三十二座城池，历经四十七场战斗，所向无敌，威震华夏。陈庆之麾下全部身穿白色战袍，被人称为白袍军，洛阳童谣也唱道：“名师大将莫自牢，千兵万马避白袍。”神奇的白袍军骄人的战绩令后人羡慕不已，但是，拨开历史的层层迷雾，可以认定，《梁书》的记载是有所夸张的，不过，即便如此，白袍军的战斗力和赫赫战绩也是不容小觑的。

元颢进入洛阳以后，北魏黄河以南的州郡大多都归顺了他。齐州刺史沛郡王元欣（广陵王元羽长子、与元颢、元子攸均为堂兄弟关系）召集文武商议何去何从，说：“北海王元颢、长乐王元子攸都是皇室近亲，如今，天下虽乱，但社稷并没有改变，我想接受元颢的大赦令，你们看怎么样？”座中众人无不变色。军司崔光韶反对说：“元颢受制于南梁，引导敌人的军队倾覆故国，这是魏国的乱臣贼子，不仅作为大王的家事应该切齿痛恨，即便是在下做臣子的，受到国家的厚恩，也不敢顺从！”长史崔景茂等人也都说道：“军司说的对！”元欣见状，这才斩杀了元颢的使者。除了齐州之外，襄州（治所赭阳，河南省叶县）刺史贾思同、广州（治所鲁阳，今河南省鲁山县）刺史郑先护、南兖州（治所谯郡，今安徽省亳州市）刺史元暹（文成帝弟弟拓跋子推之孙）也不接受元颢的命令。元颢晋封冀州刺史元孚（元彧叔父）为东道行台、彭城郡王，但元孚却将委任状交给了孝庄帝元子攸；平阳王元敬先（拓跋珪之子拓跋熙玄孙）与叔父元均在河桥起兵讨伐元颢，但兵败被杀。河东薛修义及降蜀陈双炽等人接受元颢的官职，率众进攻州城。晋州（治所今山西省临汾市）刺史樊子鹄率众出战，大破叛军，又在土门（疑在今陕西省富平县境）击破了薛修义。

元颢让黄门郎祖莹给孝庄帝写了一封公开信，他在信中说道：“朕向梁国哭泣请求，发誓要报仇雪耻，只是为了向尔朱荣问罪，救你于枷锁之中。你将自己的性命交给豺狼，即使得到一点土地，也是尔朱荣的东西，与你无干。如今，我国兴衰在于你我二人。如果上天帮助正义，则大魏就能复兴；如若不然，对尔朱荣是福，对你则将大祸临头，请你三思，选择正确的出路，则富贵可保”（《洛阳伽蓝记·永宁寺》对该信的全文）元颢的这封书信无疑击中了孝庄帝的软肋，即孝庄帝是依靠屠杀北魏宗室的尔朱荣才上台的，皇位不具备正当性，同时，元颢的这封信也在挑拨孝庄帝与尔朱荣之间的关系，为以后二人之间的冲突埋下了伏笔。