太元三年(378年)，苻堅為實現統一中國的愿望，在滅涼，并代、解后顧之憂后，又經一年的休整，開始對東晉用兵。二月，苻堅派征南大將軍、都督征討諸軍事、長樂公苻丕和武衛將軍茍萇、尚書慕容暐率步騎7萬進攻東晉襄陽，并以荊州刺吏楊安率軍作為先鋒。征虜將軍石越率精騎1萬出魯陽關(今河南平頂山西)；領軍將軍茍池、右將軍毛當、強弩將軍王顯率4萬人出武當(今湖北丹江口市西北)；而京兆尹慕容垂則與揚武將軍姚萇率軍5萬出南鄉(今河南浙川西南)攻南陽，各軍會攻襄陽(今屬湖北)。
由于晉軍襄陽守將朱序頑強防御，至秦軍久攻不下。后慕容垂攻克了南陽(今屬河南)，與苻丕會于襄陽。襄陽久攻不下，前秦朝野嘩然。十二月，苻堅派黃門侍郎韋華持節見苻丕，賜給他一把劍，如果來年春天仍攻不下襄陽，令其自殺。次年正月，苻丕在苻堅催逼下，命諸軍全力攻襄陽。三月初六，克襄陽，俘朱序。苻堅沒殺朱序，以其為度支尚書。
太元七年(382年)十月，前秦王苻堅在長安(今西安西北)與群臣商議進攻東晉的事宜。苻堅此時躊躇滿志，他認為前秦可以動員97萬大軍，并準備親自出討，以統一天下，朝臣多反對。苻堅本來還是比較能夠納諫的，但在伐晉這個問題上，變得異常固執，聽不進任何不同意見。后來，雖然太子苻宏、釋道安、寵妃張夫人、愛子苻詵以及朝中許多大臣都一再進諫，但苻堅主意既定，不為所動。時慕容垂已有二心，便力主苻堅攻晉，他對苻堅說：“弱并于強，小并于大，此理勢自然，非難知也。以陛下神武應期，威加海外，虎旅百萬，韓、白滿朝，而蕞爾江南，獨違王命，豈可復留之以遺子孫哉！《詩》云：‘謀夫孔多，是用不集。’陛下斷自圣心足矣，何必廣詢朝眾！晉武平吳，所仗者張、杜二三臣而已，若從朝眾之言，豈有混壹之功乎！”苻堅聞后大悅，說：“與吾共定天下者，獨卿而已”(《資治通鑒·卷第一百四》)。并賜帛五百匹。
慕容垂逃出樊籠，如魚得水。而權翼則秘密派兵在慕容垂經過的橋下埋伏，慕容垂已起疑心，自涼馬臺扎草筏渡河而去。十二月，慕容垂至安陽，派參軍田山拿信去見鎮守鄴城的長樂公苻丕(苻堅之子)。苻丕聞慕容垂北來，雖懷疑其欲叛秦，但仍然前去迎接。趙秋勸慕容垂乘機殺死苻丕，慕容垂認為自己羽翼未豐，沒有同意。而苻丕也想殺死慕容垂，后侍郎天水姜讓勸阻說：“垂反形未著，而明公擅殺之，非臣子之義；不如待以上賓之禮，嚴兵衛之，密表情狀，聽敕而后圖之”(《資治通鑒·卷第一百五》)。苻丕認為姜讓之言有理。
苻丕讓慕容垂住在鄴西，并與其想見，慕容垂將兵敗之事詳細告訴了苻丕。苻丕走后，慕容垂與前燕舊臣暗中聯系，準備重建燕國。時洛陽附近的丁零人翟斌起兵叛秦，準備攻豫州牧、平原公苻暉于洛陽，翟斌部中有大批的前燕人，苻堅便派慕容垂前去平叛。
慕容垂想入鄴城參拜宗廟，苻丕不許，慕容垂便著服入城，但被亭吏阻攔。慕容垂大怒，殺吏燒亭而去。石越對苻丕說：“垂之在燕，破國亂家，及投命圣朝，蒙超常之遇，忽敢輕侮方鎮，殺吏焚亭，反形已露，終為亂階。將老兵疲，可襲而取之矣。”苻丕優柔寡斷，說：“淮南之敗，眾散親離，而垂侍衛圣躬，誠不可忘。”石越又說：“垂既不忠于燕，其肯盡忠于我乎！且其亡虜也，主上寵同功舊，不能銘澤誓忠，而首謀為亂，今不擊之，必為后害”(《晉書·慕容垂載記》)。苻丕未從。石越出來后對別人說：“公父子好存小仁，不顧天下大計，吾屬終當為鮮卑虜矣”(《晉書·慕容垂載記》)。
慕容垂留慕容農、慕容楷、慕容紹于鄴城，行至安陽湯池，閔亮、李毘自鄴城趕來，將苻丕與苻飛龍之言告訴了慕容垂。慕容垂乘機以此激怒其眾，說：“吾盡忠于苻氏，而彼專欲圖吾父子，吾雖欲已，得乎”(《資治通鑒·卷第一百五》)！于是便以兵少為由，于河內募兵，幾天時間便達至8000人。
平原公苻暉遣使責備慕容垂，讓其趕緊進兵，慕容垂便對苻飛龍說：“今寇賊不遠，當晝止夜行，襲其不意”(《資治通鑒·卷第一百五》)。苻飛龍覺得有理，便同意了。一日夜，慕容垂派慕容寶率兵居前，慕容隆率兵跟隨自己，并把氐兵分散編入隊伍，并與慕容寶擊鼓為號，一起動手。半夜，鼓聲響，慕容垂部前后合擊，全殲擊苻飛龍與氐兵。并給苻堅寫信，告訴其殺苻飛龍的原因。
當初，其子慕容麟曾告發慕容垂投秦，慕容垂一怒之下殺其母，但未忍心殺慕容麟。時殺苻飛龍，慕容麟屢獻計謀，啟發慕容垂，慕容垂非常高興，遂待其諸子一樣。慕容鳳及前燕舊臣之子燕郡王慕容騰、遼西段延等聞翟斌起兵，各帥其部前去歸附。平原公苻暉使武平武侯毛當去討伐翟斌。慕容鳳說：“鳳今將雪先王之恥，請為斬此氐奴”(《資治通鑒·卷第一百五》)。遂出兵擊毛當，大敗秦兵，斬毛當。 癸未，慕容垂渡河焚橋，已有兵3萬人，下令說：“吾本外假秦聲，內規興復。亂法者軍有常刑，奉命者賞不逾日，天下既定，封爵有差，不相負也”(《晉書·慕容垂載記》)。慕容垂留遼東鮮卑可足渾潭集兵于河內的沙城，派田山至鄴城，將功贖罪起兵之事告之于慕容農等，讓其起兵兵相應。時天色已晚，慕容農與慕容楷留宿鄴城，慕容紹先出城至蒲池，盜符丕駿馬數百匹，等候慕容農與慕容楷。月末，二人率數十騎微服出鄴城與慕容紹會合，逃往列人(今河北邯鄲市東)。
太元九年(384年)正月，慕容鳳、王騰、段延皆勸翟斌奉慕容垂為盟主，翟斌從之。時慕容垂欲襲洛陽，不知翟斌來降是真是假，便拒之，說：“吾父子寄命秦朝，危而獲濟，荷主上不世之恩，蒙更生之惠，雖曰君臣，義深父子，豈可因其小隙，便懷二三。吾本救豫州，不赴君等，何為斯議而及于我”(《晉書·慕容垂載記》)！慕容垂至洛陽，平原公條符暉聞其殺苻飛龍，閉門拒守。翟斌見慕容垂對自己不來歸有懷疑，便派長史郭通前去勸說慕容垂，慕容垂還是不信，后郭通說：“將軍所以拒通者，豈非以翟斌兄弟山野異類，無奇才遠略，必無所成故邪？獨不念將軍今日憑之，可以濟大業乎”(《資治通鑒·卷第一百五》)！慕容垂這才同，翟斌歸附后，便勸慕容垂稱王，慕容垂沒同意，說：“新興侯，國之正統，孤之君也。若以諸君之力，得平關東，當以大義喻秦，奉迎反正。無上自尊，非孤心也”(《晉書·慕容垂載記》)。慕容垂認為：“洛陽四面受敵，北阻大河，至于控馭燕、趙，非形勝之便，不如北取鄴都，據之而制天下”(《晉書·慕容垂載記》)。眾人同意，遂回師向東。
故扶余王余蔚為滎陽太守，率眾投降慕容垂。慕容垂軍至滎陽，稱燕王，封官拜爵，以其弟慕容德為車騎大將軍，封范陽王；其侄慕容楷為征西大將軍，封太原王；翟斌為建義大將軍，封河南王；余蔚為征東將軍，統府左司馬，封扶余王；衛駒為鷹揚將軍，慕容鳳為建策將軍。親率20余萬軍隊，從石門(今河南滎陽石門)渡黃河，長驅攻前秦鄴城。
慕容農到河北列人后，召集鮮卑、烏桓等部眾，舉兵反叛。慕容農號令嚴整，沿途招兵買馬，攻城掠地，兵至數萬。苻丕派石越率步騎兵萬余討伐慕容農，石越率軍到達列人西面，被燕將趙秋及參軍綦母滕擊敗，石越設圍自守。諸將勸慕容農乘勝快速進擊。慕容農認為秦軍裝備精良，如果白天與之交戰，燕軍易生懼，不如待天黑以后進攻，遂命令部隊嚴陣以待。待到天黑，慕容農率軍在城西列陣，先派400名壯士突破敵陣，大軍隨后沖擊，秦兵大敗，石越被斬，慕容農將其首級送給慕容垂。石越與毛當都是前秦驍將，所以苻堅派二人幫助二子鎮守要地，如今相繼被殺，前秦上下人心浮動。
不久，慕容垂到達鄴城附近，改前秦建元為燕元年。以前岷山公庫傉官偉為左長史，肖尚書段崇為右長史，滎陽鄭豁等為從事中郎，并立慕容寶為太子。慕容農也率軍與之會合。
慕容垂遂招集前燕舊將與各路大軍會攻鄴城。慕容垂指揮大軍攻城，克外城。苻丕退守中城。二月，慕容垂又率領包括丁零、烏桓等各少數民族部眾共20多萬人用云梯、挖地道攻城，均未攻下。遂修筑長圍，與秦軍相持，并把老弱轉移到肥鄉(今河北肥鄉西南)，又修筑新興城，用來放置輜重。四月，燕軍久攻鄴城不下，慕容垂召集群臣商議對策，右司馬封衡建議引漳水灌城，慕容垂贊同。時慕容垂打獵，于華林園飲酒，前秦知道后，派兵借襲，矢下如雨，慕容垂幾乎不得而出，多虧冠軍大將軍慕容隆率騎兵打退秦軍，慕容垂才得以幸免。七月，翟斌恃功驕縱，索求無厭。時鄴城久功不下，翟斌漸有叛心。慕容寶請求將其殺掉，慕容垂說：“河南之盟，不可負也。若其為難，罪由于斌。今事未有形而殺之，人必謂我忌憚其功能；吾方收攬豪杰以隆大業，不可示人以狹，失天下之望也。藉彼有謀，吾以智防之，無能為也。”范陽王慕容德、陳留王慕容紹、驃騎大將軍慕容農都說：“翟斌兄弟恃功而驕，必為國患。”慕容垂說：“驕則速敗，焉能為患？彼有大功，當聽其自斃耳”(《資治通鑒·卷第一百五》)。對其禮遇更重。
翟斌還想當尚書令，慕容垂說：“翟王之功，宜居上輔；但臺既未建，此官不可遽置耳”(《資治通鑒·卷第一百五》)。翟斌大怒，遂反，暗中與鄴城內苻丕聯絡，又派丁零兵決堤放水，解除鄴城被淹的危險。事泄，慕容垂殺翟斌兄弟，余者皆免。翟斌侄翟真乘夜逃往邯鄲(今屬河北)。太原王慕容楷和陳留王慕容紹對慕容垂說：“丁零非有大志，但寵過為亂耳。今急之則屯聚為寇，緩之則自散。散而擊之，無不克矣”慕容垂從之。八月，翟真率部從邯鄲逃走。慕容垂派太原王慕容楷和驃騎大將軍慕容農率騎兵追擊。追至下邑，慕容楷見敵陣不整，欲出戰，慕容農認為，翟真營陣只見老弱，不見壯士，必有埋伏，慕容楷不納，下令攻擊，燕軍大敗。翟真繼續北進，直趨中山(今河北定州)。后翟真為其司馬鮮于乞所殺。
時前秦鄴城守軍長期被圍，糧草漸盡。慕容垂認為：“苻丕窮寇，必守死不降。丁零叛擾，乃我腹心之患。吾欲遷師新城，開其逸路，進以謝秦主疇昔之恩，退以嚴擊真之備”(《晉書·慕容垂載記》)。燕軍遂解圍退至新興城，另派慕容農到清河、平原一帶征收租賦，得到大批軍用物資。
十二月，前燕帝慕容暐欲殺苻堅，事泄被殺。群僚聞后，勸慕容垂稱帝，慕容垂以“慕容沖稱號關中”(《晉書·慕容垂載記》)為由，未許。
苻丕仍然保據鄴城，沒有離開之意。慕容垂復率兵包圍鄴城，只留出苻丕西走之路。苻丕勢窮糧竭，急忙向東晉謝玄求援。謝玄派劉牢之、滕恬之等率領2萬人馬救援鄴城，并從水陸運米2000斛接濟苻丕。
太元十年(385年)二月，劉牢之進至枋頭(今河南浚縣西南)。苻丕發覺部將楊膺、姜讓曾上表晉廷，許諾若晉軍來援，當稱臣于晉，遂殺膺、讓。劉牢之獲悉，徘徊不進。三月，燕軍攻鄴城不下，慕容垂將北去冀州，命令撫軍大將軍慕容麟屯駐信都(今河北冀縣)，樂浪王慕容溫屯中山(今河北定州)，召驃騎大將軍慕容農回鄴。慕容溫派遣萬余名士兵為慕容垂遠送軍糧，并在中山營造宮室。同月劉牢之進攻駐守孫就柵(今河南浚縣境內)的后燕黎陽太守劉撫，慕容垂親自率兵救援。苻丕聞后，乘機偷襲，但被慕容農擊敗。劉牢之進軍交戰，也被慕容垂擊退，于是退屯黎陽(今河南浚縣東北)。四月，劉牢之于鄴城擊敗慕容垂，慕容垂退至新城。不久，又從新城北退。劉牢之不告苻丕，單獨率兵追擊，苻丕聞后，也發兵繼后。時軍情緊急，燕軍連戰不勝，士氣低落，慕容垂認為：“秦、晉瓦合，相待為強。一勝則俱豪，一失則俱潰，非同心也。今兩軍相繼，勢既未合，宜急擊之”(《資治通鑒·卷第一百六》)。劉牢之急行軍200里，在五橋澤(今河北廣宗北)急奪后燕戰備物資時，被慕容垂打得大敗，死數千人。劉牢之單騎逃走，適逢苻丕率援軍來救，得以入鄴城，收集散兵，軍勢稍振，旋被召回。時鄴城守軍糧盡，無力堅持。苻丕率眾西出尋找糧食。燕、秦兩軍相持經年，幽、冀兩州發生饑荒，燕軍多有餓死者，慕容垂遂下令禁止農民養蠶，好以桑椹為軍糧。五月，慕容垂至常山，圍翟成于行唐。并命帶方王慕容佐鎮守龍城(今遼寧朝陽)。六月，高句麗進攻遼東(郡治遼陽東北)。慕容佐派司馬郝景率兵救援，被高句麗打敗。高句麗乘勝追擊，連克遼東、玄菟(郡治今沈陽東)。七月，苻堅返回鄴城。時余巖叛燕，自武邑(今屬河北)北攻幽州(治薊，今北京西南)。慕容垂派人至幽州告訴守將將平規：“但固守勿戰，比破丁零，吾當自討之”(《晉書·慕容垂載記》)。平規未聽，出戰，果為余巖所敗。余巖入薊，掠千余戶而去，遂占據令支(今河北遷安西)。不久，翟成長史鮮于得斬成出城投降；慕容垂屠行唐，盡坑翟成部眾。八月，苻堅為姚萇所殺。苻丕率領城中男女共6萬余人撤出，西赴潞川(今山西濁漳河)，苻丕聞苻堅死，遂即皇帝位。燕軍也乘機入鄴城。慕容垂以魯王慕容和為南中郎將，鎮守鄴城，后燕攻鄴城之戰結束。并慕容農率眾穿過蠮螉塞(今北京西北居庸關)北上，經凡城(今河北平泉南)，直搗龍城(今遼寧朝陽)，討伐余巖。十一月，慕容農至龍城，就地休整，十余日后，慕容農率步騎3萬至令支，余巖眾震駭，不少人相繼逾城投降，余巖計窮而降，為慕容農所殺。隨即率步騎3萬反擊高句麗，大敗之，收復遼東和玄菟二郡。慕容垂以慕容農為使持節、都督幽、平二州、北狄諸軍事、幽州牧，鎮守龍城。十二月，慕容垂至中山，對諸將曰：“樂浪王招流散，實倉廩，外給軍糧，內營宮室，雖蕭何何以加之”(《資治通鑒·卷第一百六》)！不久，定都中山。
太元十一年(386年)正月，慕容垂自立為帝，改元建興，史稱后燕。“立寶為太子。以其左長史庫辱官偉、右長史段崇、龍驤張崇，中山尹封衡為吏部尚書，慕容德為侍中、都督中外諸軍事、領司隸校尉，撫軍慕容麟為衛大將軍，其余拜授有差。追尊母蘭氏為文昭皇后，遷皝后段氏，以蘭氏配饗。博士劉詳、董謐議以堯母妃位第三，不以貴陵姜嫄，明圣王之道以至公為先。垂不從”(《晉書·慕容垂載記》)。六月，慕容垂遣太原王慕容楷、趙王慕容麟、陳留王慕容紹、章武王慕容宙等攻秦苻定、苻紹、苻謨、苻亮等部；慕容楷先先寫信給眾人，陳述利害，苻定等遂降。八月，慕容垂留太子慕容寶守中山，以慕容麟為尚書右仆射，錄留臺。自帥范陽王慕容德等向南略地。十月，后燕宦官吳深在清河(郡治清陽，今屬河北)反叛后燕，后燕主慕容垂發兵攻打，不克。十二月，慕容垂攻吳深壘，拔之，吳深單騎而逃。慕容垂進屯聊城之逢關陂。
太元十二年(387年)正月，慕容垂舉行閱兵式。高陽王慕容隆向慕容垂建議：“溫詳之徒，皆白面儒生，烏合為群，徒恃長河以自固，若大軍濟河，必望旗震壞，不待戰也”(《資治通鑒·卷第一百七》)。慕容垂從之。溫詳原為燕臣，后降于東晉，晉任為濟北太守，屯東阿(今山東陽谷東北阿城鎮)。慕容垂命鎮北將軍蘭汗和護軍將軍平幼率軍進攻溫詳。后燕軍于碻磝(古津渡，今山東茌平西南古黃河南岸)西40里處渡過黃河，慕容隆率大軍于北岸列陣以待。溫詳部將溫攀、溫楷見之即逃往東阿，平幼部追擊，大破之。溫詳攜家人夜逃彭城(今江蘇徐州)，其部眾3萬余戶向后燕軍投降。此后，慕容垂以太原王慕容楷為兗州刺史，鎮守東阿，以加強該地統治。
太元十三年(388年)二月，翟遼遣司馬眭瓊向后燕謝罪，慕容垂認為其反復無常，斬司馬眭瓊。翟遼遂自稱魏天王，改元建光，并置百官。三月，慕容垂以太子慕容寶錄尚書事，政事都讓其處理，自已則總大綱而已。四月，慕容垂立夫人段氏為皇后，以太子慕容寶領大單于。追謚前妃段氏為成昭皇后。八月，燕護軍將軍平幼與章武王慕容宙共同發兵攻打吳深，吳深敗走。九月，張中攻廣平(今河北雞澤東南)、王祖攻樂陵(今山東樂陵南)，燕高陽王慕容隆發兵攻討。至十二月，太原王慕容楷、趙王慕容麟與慕容隆三路大軍會師于合口(今河北滄州市西南)，攻張申。王祖為救援夜襲燕軍，遭燕軍反擊大敗而逃。慕容楷和慕容麟繼續圍攻張申，慕容隆與部將平幼兵分兩路乘夜追擊，及至天明，后燕軍大獲全勝，將所斬首級懸掛于張申陣前。張申見大勢已去，遂繳械投降，王祖亦歸降。次年五月，清河民孔金斬吳深，將其首級送中山(今河北定州)。
太元十四年(389年)正月，慕容垂召慕容農為侍中、司隸校尉。以高陽王慕容隆為都督幽、平二州諸軍事、征北大將軍、幽州牧，建留臺于龍城，以慕容隆錄留臺尚書事。又以護軍將軍平幼為征北長史，散騎常侍封孚為司馬，并兼留臺尚書。
太元十六年(391年)正月，鮮卑賀蘭部賀訥、賀染干兄弟為爭奪本部統治權而發生內亂。鮮卑賀蘭部世代居于陰山(今內蒙古陰山山脈)之北。代王拓跋什翼犍時，其豪酋賀野干為東部大人，嫁女于什翼犍世子拓跋實，生遺腹子涉圭(即復國建魏的拓跋硅)。后什翼犍為其庶長子所殺，國中大亂。拓跋硅母子往依其舅父賀訥處避難。另一舅父賀染干，頗嫉拓跋硅，屢欲攻殺之。太元十一年(386年)正月，拓跋硅在賀訥及諸部大人擁戴下，即位于牛川(今內蒙古烏蘭察布盟內塔布河即錫拉木林河)，重建代國，改國號為魏。賀染干與其兄賀訥爭奪對本部的統治權，互相舉兵相攻。而后燕及匈奴劉衛辰又極力與魏爭奪對賀蘭部的控制權。太元十五年(390年)，劉衛辰派軍攻賀蘭部，拓跋硅出兵擊退之，遷賀訥部眾于魏之東境，與后燕毗鄰。慕容垂乘機對賀訥軟硬兼施，誘逼其叛魏降燕，封為歸善王。賀染干聞訊，頗嫉其兄賀訥飛黃騰達，謀攻殺而代之。正月，賀染干與賀訥舉兵相攻。拓跋珪請后燕討伐之。四月，后燕鎮北將軍蘭汗率兵大破賀染干于牛都(其地在牛川，放牧聚會謂之都)。六月，慕容垂遣趙王慕容麟率軍擊賀訥，生擒賀訥于赤城(今內蒙古托克托縣東南黃河西岸)，降其部眾數萬。后燕主慕容垂命釋放賀訥，并還其部眾于原地，而徙賀染干及其部眾于中山(今河北定州)，企圖完全控制賀蘭部，并用以牽制北魏。
由于晉軍襄陽守將朱序頑強防御，至秦軍久攻不下。后慕容垂攻克了南陽(今屬河南)，與苻丕會于襄陽。襄陽久攻不下，前秦朝野嘩然。十二月，苻堅派黃門侍郎韋華持節見苻丕，賜給他一把劍，如果來年春天仍攻不下襄陽，令其自殺。次年正月，苻丕在苻堅催逼下，命諸軍全力攻襄陽。三月初六，克襄陽，俘朱序。苻堅沒殺朱序，以其為度支尚書。
太元七年(382年)十月，前秦王苻堅在長安(今西安西北)與群臣商議進攻東晉的事宜。苻堅此時躊躇滿志，他認為前秦可以動員97萬大軍，并準備親自出討，以統一天下，朝臣多反對。苻堅本來還是比較能夠納諫的，但在伐晉這個問題上，變得異常固執，聽不進任何不同意見。后來，雖然太子苻宏、釋道安、寵妃張夫人、愛子苻詵以及朝中許多大臣都一再進諫，但苻堅主意既定，不為所動。時慕容垂已有二心，便力主苻堅攻晉，他對苻堅說：“弱并于強，小并于大，此理勢自然，非難知也。以陛下神武應期，威加海外，虎旅百萬，韓、白滿朝，而蕞爾江南，獨違王命，豈可復留之以遺子孫哉！《詩》云：‘謀夫孔多，是用不集。’陛下斷自圣心足矣，何必廣詢朝眾！晉武平吳，所仗者張、杜二三臣而已，若從朝眾之言，豈有混壹之功乎！”苻堅聞后大悅，說：“與吾共定天下者，獨卿而已”(《資治通鑒·卷第一百四》)。并賜帛五百匹。
慕容垂逃出樊籠，如魚得水。而權翼則秘密派兵在慕容垂經過的橋下埋伏，慕容垂已起疑心，自涼馬臺扎草筏渡河而去。十二月，慕容垂至安陽，派參軍田山拿信去見鎮守鄴城的長樂公苻丕(苻堅之子)。苻丕聞慕容垂北來，雖懷疑其欲叛秦，但仍然前去迎接。趙秋勸慕容垂乘機殺死苻丕，慕容垂認為自己羽翼未豐，沒有同意。而苻丕也想殺死慕容垂，后侍郎天水姜讓勸阻說：“垂反形未著，而明公擅殺之，非臣子之義；不如待以上賓之禮，嚴兵衛之，密表情狀，聽敕而后圖之”(《資治通鑒·卷第一百五》)。苻丕認為姜讓之言有理。
苻丕讓慕容垂住在鄴西，并與其想見，慕容垂將兵敗之事詳細告訴了苻丕。苻丕走后，慕容垂與前燕舊臣暗中聯系，準備重建燕國。時洛陽附近的丁零人翟斌起兵叛秦，準備攻豫州牧、平原公苻暉于洛陽，翟斌部中有大批的前燕人，苻堅便派慕容垂前去平叛。
慕容垂想入鄴城參拜宗廟，苻丕不許，慕容垂便著服入城，但被亭吏阻攔。慕容垂大怒，殺吏燒亭而去。石越對苻丕說：“垂之在燕，破國亂家，及投命圣朝，蒙超常之遇，忽敢輕侮方鎮，殺吏焚亭，反形已露，終為亂階。將老兵疲，可襲而取之矣。”苻丕優柔寡斷，說：“淮南之敗，眾散親離，而垂侍衛圣躬，誠不可忘。”石越又說：“垂既不忠于燕，其肯盡忠于我乎！且其亡虜也，主上寵同功舊，不能銘澤誓忠，而首謀為亂，今不擊之，必為后害”(《晉書·慕容垂載記》)。苻丕未從。石越出來后對別人說：“公父子好存小仁，不顧天下大計，吾屬終當為鮮卑虜矣”(《晉書·慕容垂載記》)。
慕容垂留慕容農、慕容楷、慕容紹于鄴城，行至安陽湯池，閔亮、李毘自鄴城趕來，將苻丕與苻飛龍之言告訴了慕容垂。慕容垂乘機以此激怒其眾，說：“吾盡忠于苻氏，而彼專欲圖吾父子，吾雖欲已，得乎”(《資治通鑒·卷第一百五》)！于是便以兵少為由，于河內募兵，幾天時間便達至8000人。
平原公苻暉遣使責備慕容垂，讓其趕緊進兵，慕容垂便對苻飛龍說：“今寇賊不遠，當晝止夜行，襲其不意”(《資治通鑒·卷第一百五》)。苻飛龍覺得有理，便同意了。一日夜，慕容垂派慕容寶率兵居前，慕容隆率兵跟隨自己，并把氐兵分散編入隊伍，并與慕容寶擊鼓為號，一起動手。半夜，鼓聲響，慕容垂部前后合擊，全殲擊苻飛龍與氐兵。并給苻堅寫信，告訴其殺苻飛龍的原因。
當初，其子慕容麟曾告發慕容垂投秦，慕容垂一怒之下殺其母，但未忍心殺慕容麟。時殺苻飛龍，慕容麟屢獻計謀，啟發慕容垂，慕容垂非常高興，遂待其諸子一樣。慕容鳳及前燕舊臣之子燕郡王慕容騰、遼西段延等聞翟斌起兵，各帥其部前去歸附。平原公苻暉使武平武侯毛當去討伐翟斌。慕容鳳說：“鳳今將雪先王之恥，請為斬此氐奴”(《資治通鑒·卷第一百五》)。遂出兵擊毛當，大敗秦兵，斬毛當。 癸未，慕容垂渡河焚橋，已有兵3萬人，下令說：“吾本外假秦聲，內規興復。亂法者軍有常刑，奉命者賞不逾日，天下既定，封爵有差，不相負也”(《晉書·慕容垂載記》)。慕容垂留遼東鮮卑可足渾潭集兵于河內的沙城，派田山至鄴城，將功贖罪起兵之事告之于慕容農等，讓其起兵兵相應。時天色已晚，慕容農與慕容楷留宿鄴城，慕容紹先出城至蒲池，盜符丕駿馬數百匹，等候慕容農與慕容楷。月末，二人率數十騎微服出鄴城與慕容紹會合，逃往列人(今河北邯鄲市東)。
太元九年(384年)正月，慕容鳳、王騰、段延皆勸翟斌奉慕容垂為盟主，翟斌從之。時慕容垂欲襲洛陽，不知翟斌來降是真是假，便拒之，說：“吾父子寄命秦朝，危而獲濟，荷主上不世之恩，蒙更生之惠，雖曰君臣，義深父子，豈可因其小隙，便懷二三。吾本救豫州，不赴君等，何為斯議而及于我”(《晉書·慕容垂載記》)！慕容垂至洛陽，平原公條符暉聞其殺苻飛龍，閉門拒守。翟斌見慕容垂對自己不來歸有懷疑，便派長史郭通前去勸說慕容垂，慕容垂還是不信，后郭通說：“將軍所以拒通者，豈非以翟斌兄弟山野異類，無奇才遠略，必無所成故邪？獨不念將軍今日憑之，可以濟大業乎”(《資治通鑒·卷第一百五》)！慕容垂這才同，翟斌歸附后，便勸慕容垂稱王，慕容垂沒同意，說：“新興侯，國之正統，孤之君也。若以諸君之力，得平關東，當以大義喻秦，奉迎反正。無上自尊，非孤心也”(《晉書·慕容垂載記》)。慕容垂認為：“洛陽四面受敵，北阻大河，至于控馭燕、趙，非形勝之便，不如北取鄴都，據之而制天下”(《晉書·慕容垂載記》)。眾人同意，遂回師向東。
故扶余王余蔚為滎陽太守，率眾投降慕容垂。慕容垂軍至滎陽，稱燕王，封官拜爵，以其弟慕容德為車騎大將軍，封范陽王；其侄慕容楷為征西大將軍，封太原王；翟斌為建義大將軍，封河南王；余蔚為征東將軍，統府左司馬，封扶余王；衛駒為鷹揚將軍，慕容鳳為建策將軍。親率20余萬軍隊，從石門(今河南滎陽石門)渡黃河，長驅攻前秦鄴城。
慕容農到河北列人后，召集鮮卑、烏桓等部眾，舉兵反叛。慕容農號令嚴整，沿途招兵買馬，攻城掠地，兵至數萬。苻丕派石越率步騎兵萬余討伐慕容農，石越率軍到達列人西面，被燕將趙秋及參軍綦母滕擊敗，石越設圍自守。諸將勸慕容農乘勝快速進擊。慕容農認為秦軍裝備精良，如果白天與之交戰，燕軍易生懼，不如待天黑以后進攻，遂命令部隊嚴陣以待。待到天黑，慕容農率軍在城西列陣，先派400名壯士突破敵陣，大軍隨后沖擊，秦兵大敗，石越被斬，慕容農將其首級送給慕容垂。石越與毛當都是前秦驍將，所以苻堅派二人幫助二子鎮守要地，如今相繼被殺，前秦上下人心浮動。
不久，慕容垂到達鄴城附近，改前秦建元為燕元年。以前岷山公庫傉官偉為左長史，肖尚書段崇為右長史，滎陽鄭豁等為從事中郎，并立慕容寶為太子。慕容農也率軍與之會合。
慕容垂遂招集前燕舊將與各路大軍會攻鄴城。慕容垂指揮大軍攻城，克外城。苻丕退守中城。二月，慕容垂又率領包括丁零、烏桓等各少數民族部眾共20多萬人用云梯、挖地道攻城，均未攻下。遂修筑長圍，與秦軍相持，并把老弱轉移到肥鄉(今河北肥鄉西南)，又修筑新興城，用來放置輜重。四月，燕軍久攻鄴城不下，慕容垂召集群臣商議對策，右司馬封衡建議引漳水灌城，慕容垂贊同。時慕容垂打獵，于華林園飲酒，前秦知道后，派兵借襲，矢下如雨，慕容垂幾乎不得而出，多虧冠軍大將軍慕容隆率騎兵打退秦軍，慕容垂才得以幸免。七月，翟斌恃功驕縱，索求無厭。時鄴城久功不下，翟斌漸有叛心。慕容寶請求將其殺掉，慕容垂說：“河南之盟，不可負也。若其為難，罪由于斌。今事未有形而殺之，人必謂我忌憚其功能；吾方收攬豪杰以隆大業，不可示人以狹，失天下之望也。藉彼有謀，吾以智防之，無能為也。”范陽王慕容德、陳留王慕容紹、驃騎大將軍慕容農都說：“翟斌兄弟恃功而驕，必為國患。”慕容垂說：“驕則速敗，焉能為患？彼有大功，當聽其自斃耳”(《資治通鑒·卷第一百五》)。對其禮遇更重。
翟斌還想當尚書令，慕容垂說：“翟王之功，宜居上輔；但臺既未建，此官不可遽置耳”(《資治通鑒·卷第一百五》)。翟斌大怒，遂反，暗中與鄴城內苻丕聯絡，又派丁零兵決堤放水，解除鄴城被淹的危險。事泄，慕容垂殺翟斌兄弟，余者皆免。翟斌侄翟真乘夜逃往邯鄲(今屬河北)。太原王慕容楷和陳留王慕容紹對慕容垂說：“丁零非有大志，但寵過為亂耳。今急之則屯聚為寇，緩之則自散。散而擊之，無不克矣”慕容垂從之。八月，翟真率部從邯鄲逃走。慕容垂派太原王慕容楷和驃騎大將軍慕容農率騎兵追擊。追至下邑，慕容楷見敵陣不整，欲出戰，慕容農認為，翟真營陣只見老弱，不見壯士，必有埋伏，慕容楷不納，下令攻擊，燕軍大敗。翟真繼續北進，直趨中山(今河北定州)。后翟真為其司馬鮮于乞所殺。
時前秦鄴城守軍長期被圍，糧草漸盡。慕容垂認為：“苻丕窮寇，必守死不降。丁零叛擾，乃我腹心之患。吾欲遷師新城，開其逸路，進以謝秦主疇昔之恩，退以嚴擊真之備”(《晉書·慕容垂載記》)。燕軍遂解圍退至新興城，另派慕容農到清河、平原一帶征收租賦，得到大批軍用物資。
十二月，前燕帝慕容暐欲殺苻堅，事泄被殺。群僚聞后，勸慕容垂稱帝，慕容垂以“慕容沖稱號關中”(《晉書·慕容垂載記》)為由，未許。
苻丕仍然保據鄴城，沒有離開之意。慕容垂復率兵包圍鄴城，只留出苻丕西走之路。苻丕勢窮糧竭，急忙向東晉謝玄求援。謝玄派劉牢之、滕恬之等率領2萬人馬救援鄴城，并從水陸運米2000斛接濟苻丕。
太元十年(385年)二月，劉牢之進至枋頭(今河南浚縣西南)。苻丕發覺部將楊膺、姜讓曾上表晉廷，許諾若晉軍來援，當稱臣于晉，遂殺膺、讓。劉牢之獲悉，徘徊不進。三月，燕軍攻鄴城不下，慕容垂將北去冀州，命令撫軍大將軍慕容麟屯駐信都(今河北冀縣)，樂浪王慕容溫屯中山(今河北定州)，召驃騎大將軍慕容農回鄴。慕容溫派遣萬余名士兵為慕容垂遠送軍糧，并在中山營造宮室。同月劉牢之進攻駐守孫就柵(今河南浚縣境內)的后燕黎陽太守劉撫，慕容垂親自率兵救援。苻丕聞后，乘機偷襲，但被慕容農擊敗。劉牢之進軍交戰，也被慕容垂擊退，于是退屯黎陽(今河南浚縣東北)。四月，劉牢之于鄴城擊敗慕容垂，慕容垂退至新城。不久，又從新城北退。劉牢之不告苻丕，單獨率兵追擊，苻丕聞后，也發兵繼后。時軍情緊急，燕軍連戰不勝，士氣低落，慕容垂認為：“秦、晉瓦合，相待為強。一勝則俱豪，一失則俱潰，非同心也。今兩軍相繼，勢既未合，宜急擊之”(《資治通鑒·卷第一百六》)。劉牢之急行軍200里，在五橋澤(今河北廣宗北)急奪后燕戰備物資時，被慕容垂打得大敗，死數千人。劉牢之單騎逃走，適逢苻丕率援軍來救，得以入鄴城，收集散兵，軍勢稍振，旋被召回。時鄴城守軍糧盡，無力堅持。苻丕率眾西出尋找糧食。燕、秦兩軍相持經年，幽、冀兩州發生饑荒，燕軍多有餓死者，慕容垂遂下令禁止農民養蠶，好以桑椹為軍糧。五月，慕容垂至常山，圍翟成于行唐。并命帶方王慕容佐鎮守龍城(今遼寧朝陽)。六月，高句麗進攻遼東(郡治遼陽東北)。慕容佐派司馬郝景率兵救援，被高句麗打敗。高句麗乘勝追擊，連克遼東、玄菟(郡治今沈陽東)。七月，苻堅返回鄴城。時余巖叛燕，自武邑(今屬河北)北攻幽州(治薊，今北京西南)。慕容垂派人至幽州告訴守將將平規：“但固守勿戰，比破丁零，吾當自討之”(《晉書·慕容垂載記》)。平規未聽，出戰，果為余巖所敗。余巖入薊，掠千余戶而去，遂占據令支(今河北遷安西)。不久，翟成長史鮮于得斬成出城投降；慕容垂屠行唐，盡坑翟成部眾。八月，苻堅為姚萇所殺。苻丕率領城中男女共6萬余人撤出，西赴潞川(今山西濁漳河)，苻丕聞苻堅死，遂即皇帝位。燕軍也乘機入鄴城。慕容垂以魯王慕容和為南中郎將，鎮守鄴城，后燕攻鄴城之戰結束。并慕容農率眾穿過蠮螉塞(今北京西北居庸關)北上，經凡城(今河北平泉南)，直搗龍城(今遼寧朝陽)，討伐余巖。十一月，慕容農至龍城，就地休整，十余日后，慕容農率步騎3萬至令支，余巖眾震駭，不少人相繼逾城投降，余巖計窮而降，為慕容農所殺。隨即率步騎3萬反擊高句麗，大敗之，收復遼東和玄菟二郡。慕容垂以慕容農為使持節、都督幽、平二州、北狄諸軍事、幽州牧，鎮守龍城。十二月，慕容垂至中山，對諸將曰：“樂浪王招流散，實倉廩，外給軍糧，內營宮室，雖蕭何何以加之”(《資治通鑒·卷第一百六》)！不久，定都中山。
太元十一年(386年)正月，慕容垂自立為帝，改元建興，史稱后燕。“立寶為太子。以其左長史庫辱官偉、右長史段崇、龍驤張崇，中山尹封衡為吏部尚書，慕容德為侍中、都督中外諸軍事、領司隸校尉，撫軍慕容麟為衛大將軍，其余拜授有差。追尊母蘭氏為文昭皇后，遷皝后段氏，以蘭氏配饗。博士劉詳、董謐議以堯母妃位第三，不以貴陵姜嫄，明圣王之道以至公為先。垂不從”(《晉書·慕容垂載記》)。六月，慕容垂遣太原王慕容楷、趙王慕容麟、陳留王慕容紹、章武王慕容宙等攻秦苻定、苻紹、苻謨、苻亮等部；慕容楷先先寫信給眾人，陳述利害，苻定等遂降。八月，慕容垂留太子慕容寶守中山，以慕容麟為尚書右仆射，錄留臺。自帥范陽王慕容德等向南略地。十月，后燕宦官吳深在清河(郡治清陽，今屬河北)反叛后燕，后燕主慕容垂發兵攻打，不克。十二月，慕容垂攻吳深壘，拔之，吳深單騎而逃。慕容垂進屯聊城之逢關陂。
太元十二年(387年)正月，慕容垂舉行閱兵式。高陽王慕容隆向慕容垂建議：“溫詳之徒，皆白面儒生，烏合為群，徒恃長河以自固，若大軍濟河，必望旗震壞，不待戰也”(《資治通鑒·卷第一百七》)。慕容垂從之。溫詳原為燕臣，后降于東晉，晉任為濟北太守，屯東阿(今山東陽谷東北阿城鎮)。慕容垂命鎮北將軍蘭汗和護軍將軍平幼率軍進攻溫詳。后燕軍于碻磝(古津渡，今山東茌平西南古黃河南岸)西40里處渡過黃河，慕容隆率大軍于北岸列陣以待。溫詳部將溫攀、溫楷見之即逃往東阿，平幼部追擊，大破之。溫詳攜家人夜逃彭城(今江蘇徐州)，其部眾3萬余戶向后燕軍投降。此后，慕容垂以太原王慕容楷為兗州刺史，鎮守東阿，以加強該地統治。
太元十三年(388年)二月，翟遼遣司馬眭瓊向后燕謝罪，慕容垂認為其反復無常，斬司馬眭瓊。翟遼遂自稱魏天王，改元建光，并置百官。三月，慕容垂以太子慕容寶錄尚書事，政事都讓其處理，自已則總大綱而已。四月，慕容垂立夫人段氏為皇后，以太子慕容寶領大單于。追謚前妃段氏為成昭皇后。八月，燕護軍將軍平幼與章武王慕容宙共同發兵攻打吳深，吳深敗走。九月，張中攻廣平(今河北雞澤東南)、王祖攻樂陵(今山東樂陵南)，燕高陽王慕容隆發兵攻討。至十二月，太原王慕容楷、趙王慕容麟與慕容隆三路大軍會師于合口(今河北滄州市西南)，攻張申。王祖為救援夜襲燕軍，遭燕軍反擊大敗而逃。慕容楷和慕容麟繼續圍攻張申，慕容隆與部將平幼兵分兩路乘夜追擊，及至天明，后燕軍大獲全勝，將所斬首級懸掛于張申陣前。張申見大勢已去，遂繳械投降，王祖亦歸降。次年五月，清河民孔金斬吳深，將其首級送中山(今河北定州)。
太元十四年(389年)正月，慕容垂召慕容農為侍中、司隸校尉。以高陽王慕容隆為都督幽、平二州諸軍事、征北大將軍、幽州牧，建留臺于龍城，以慕容隆錄留臺尚書事。又以護軍將軍平幼為征北長史，散騎常侍封孚為司馬，并兼留臺尚書。
太元十六年(391年)正月，鮮卑賀蘭部賀訥、賀染干兄弟為爭奪本部統治權而發生內亂。鮮卑賀蘭部世代居于陰山(今內蒙古陰山山脈)之北。代王拓跋什翼犍時，其豪酋賀野干為東部大人，嫁女于什翼犍世子拓跋實，生遺腹子涉圭(即復國建魏的拓跋硅)。后什翼犍為其庶長子所殺，國中大亂。拓跋硅母子往依其舅父賀訥處避難。另一舅父賀染干，頗嫉拓跋硅，屢欲攻殺之。太元十一年(386年)正月，拓跋硅在賀訥及諸部大人擁戴下，即位于牛川(今內蒙古烏蘭察布盟內塔布河即錫拉木林河)，重建代國，改國號為魏。賀染干與其兄賀訥爭奪對本部的統治權，互相舉兵相攻。而后燕及匈奴劉衛辰又極力與魏爭奪對賀蘭部的控制權。太元十五年(390年)，劉衛辰派軍攻賀蘭部，拓跋硅出兵擊退之，遷賀訥部眾于魏之東境，與后燕毗鄰。慕容垂乘機對賀訥軟硬兼施，誘逼其叛魏降燕，封為歸善王。賀染干聞訊，頗嫉其兄賀訥飛黃騰達，謀攻殺而代之。正月，賀染干與賀訥舉兵相攻。拓跋珪請后燕討伐之。四月，后燕鎮北將軍蘭汗率兵大破賀染干于牛都(其地在牛川，放牧聚會謂之都)。六月，慕容垂遣趙王慕容麟率軍擊賀訥，生擒賀訥于赤城(今內蒙古托克托縣東南黃河西岸)，降其部眾數萬。后燕主慕容垂命釋放賀訥，并還其部眾于原地，而徙賀染干及其部眾于中山(今河北定州)，企圖完全控制賀蘭部，并用以牽制北魏。
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