十一月，南齐韩秀芳等十五将投降北魏，魏兵才在沔水以北取得一次胜利。战争相持到第二年三月，北魏终于攻占了雍州的南阳、新野、南乡等郡，刘思忌被杀，房伯玉被迫出降。继而大败崔慧景、萧衍于邓城，斩首、俘获二万余人。孝文帝乘胜率众十万围攻樊城，齐雍州刺史曹虎闭门自守。但涡阳一战，魏军失败，一万多人被杀，三千多人被俘，军资器械财物损失上千万。北魏急调步骑十余万往援涡阳，才迫使齐军撤退。九月，孝文帝得知齐明帝死讯，乃下诏称说“礼不伐丧”，引兵而还。归途中，身患重病，十多天不能引见侍臣，经过急救，方才转危为安。
太和二十三年（499年）一月，孝文帝风尘仆仆地回到洛阳，尽管病魔缠身，但还是坚持上朝理事。南齐为了夺回雍州所失各郡，派太尉陈显达督率平北将军崔慧景军四万击魏，屡破魏将元英，围攻襄阳以北三百里的马圈城达四十余日，城中粮食断绝，将士以死人肉和树皮充饥，魏兵被迫突围，死伤千余人。陈显达又派军夺回南乡郡，给北魏造成严重的军事压力。三月初，孝文帝抱病又一次离洛阳御驾亲征，命于烈居守，以右卫将军宋弁相辅助。
晚年病世
孝文帝自染病以来，彭城王元勰常在身边侍奉医药，昼夜不离左右，饮食必先尝而后进，蓬首垢面，衣不解带，睡不安席。孝文帝久病心烦，易于动怒，侍臣稍有过失，动不动就要诛斩。魏军进至马圈城，与齐军相遇，孝文帝坚持亲自部署指挥战斗。三月底，孝文帝病情恶化，被迫北还，行至谷塘原，太和二十三年（499年）四月初一日，孝文帝崩于谷塘原之行宫，时年三十三岁。
孝文帝驾崩后，彭城王元勰与任城王元澄秘密商议，恐孝文帝逝世的消息外露，南齐陈显达返兵追逼，故秘不发丧；行抵宛城的时候才派遣中书舍人张儒奉诏征太子元恪前来，将孝文帝逝世的消息公诸于众。太子元恪到了鲁阳之后，才为孝文帝举行丧礼，正式即皇帝位，是为宣武帝。五月，宣武帝葬孝文帝于长陵（洛阳湹水以西），庙号高祖。
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