公元499年，南齐太尉陈显达率领平北将军崔慧景等人的四万大军攻打北魏，想要收复雍州各郡；初六，北魏派遣前将军元英率军抵抗。
二十一日，北魏孝文帝抵达洛阳，顺路前往李冲家中。当时孝文帝正卧病在床，望见他的家门便流下眼泪；接见留守官员时，每当谈及李冲，总会痛哭流涕。
孝文帝对任城王元澄说：“朕离开京城以来，旧的习俗有没有稍微改变？”元澄回答：“圣上的教化日新月异。”孝文帝说：“朕入城时，看见车上的妇人还戴着帽子、穿着小棉袄，这怎么能说是‘日新月异’！”元澄答道：“穿戴旧服饰的人少，不穿戴的人多。”孝文帝说：“任城王，你这是什么话！难道非要让满城人都改掉新俗不可吗！”元澄与留守官员一同摘下官帽请罪。
二十七日，北魏宣布大赦。孝文帝前往邺城时，李彪在邺城城南迎接拜见，并请罪。孝文帝说：“朕本想任用你，但碍于李仆射（李冲）的情面才作罢。”安慰之后便打发他回去了。恰逢御史台令史龙文观告发：“太子元恂被逮捕那天，曾亲手写信为自己辩解，李彪没有将此事上报。”尚书省上表请求逮捕李彪押往洛阳。孝文帝认为李彪必定不会如此，便用牛车分散载着他前往洛阳，恰逢大赦，李彪得以幸免。
本月，北魏太保齐郡灵王元简去世。
孝文帝连年在外征战，冯皇后与宦官高菩萨私通。等到孝文帝在悬瓠病重时，冯皇后更加肆无忌惮，中常侍双蒙等人都成为了她的心腹。
彭城公主是宋王刘昶的妻子，丈夫去世后一直寡居。冯皇后为她的同母弟弟北平公冯夙求婚，孝文帝答应了；但彭城公主不愿出嫁，冯皇后强迫她。彭城公主秘密与家仆冒雨前往悬瓠，向孝文帝哭诉，并且详细告发了冯皇后的所作所为。孝文帝听后心存疑虑，将此事保密。冯皇后得知此事后，才开始感到恐惧，暗中与母亲常氏指使女巫祈祷诅咒，说：“皇帝如果病重不起，我一旦能像文明太后那样辅佐年幼的君主临朝听政，必定重赏回报女巫。”
孝文帝返回洛阳后，便下令逮捕了高菩萨、双蒙等人，经过审问，他们全部招供。孝文帝在含温室，夜间召冯皇后入宫，让她坐在东边的柱子旁，距离自己的坐榻有两丈多远，命令高菩萨等人陈述罪状。随后召彭城王元勰、北海王元详入宫就座，说：“她过去是你们的嫂子，如今是不相干的路人，你们进来不必回避！”又说：“这个女人想亲手用刀刺我的胁下！朕看在她是文明太后娘家女儿的份上，不能将她废黜，只是把她虚置在宫中，希望她能自行了断；你们不要以为朕对她还有情分。”二王退出后，孝文帝让冯皇后与自己诀别；冯皇后拜了两拜，叩首流泪，随后进入后宫居住。宫中嫔妃仍然按照皇后的礼仪侍奉她，只是命令太子不再朝见她罢了。
当初，冯熙凭借文明太后兄长的身份，娶了恭宗的女儿博陵长公主。冯熙有三个女儿，两个成为皇后，一个担任左昭仪，因此冯氏家族的尊贵宠爱在群臣中位居第一，得到的赏赐累计达数万之多。博陵长公主生下两个儿子：冯诞、冯修。冯熙担任太保，冯诞担任司徒，冯修担任侍中、尚书，庶子冯聿担任黄门郎。黄门侍郎崔光与冯聿一同当值，对冯聿说：“你家富贵太过兴盛，最终必定会衰败。”冯聿说：“我家没有辜负朝廷，你为何要无端诅咒我！”崔光说：“这并非是诅咒。事物盛极必衰，这是天地间的常理。如果用古代的事例推演的话，不能不谨慎啊。”一年多以后，冯修果然身败名裂。冯修性情浮躁好争，冯诞多次告诫他，他却不知悔改，冯诞于是向太后和孝文帝禀报，杖责了他。冯修因此怨恨冯诞，便到处寻求毒药，让冯诞身边的人下毒谋害他。事情败露后，孝文帝想要处死冯修，冯诞主动承担罪责，恳切请求保全冯修的性命。孝文帝也因冯熙年老，只是杖责了冯修一百多下，将他贬为平城的平民。等到冯诞、冯熙相继去世，幽皇后不久被废黜，冯聿也被弃用，冯氏家族便从此衰败。
陈显达与北魏元英交战，多次击败元英。南齐军队攻打马圈城四十天，城中粮食耗尽，守军只能吃死人肉和树皮。二十六日，北魏守军突围逃走，陈显达的军队斩杀、俘获上千人。陈显达进入城中后，将士们争相抢夺城中的绢帛，于是没有追击逃敌。陈显达又派遣军主庄丘黑进军攻打南乡，攻克了该城。
孝文帝对任城王元澄说：“陈显达侵扰边境，朕如果不亲自出征，就无法制服他。”三月初四，孝文帝从洛阳出发，命令于烈留守京城，任命右卫将军宋弁兼任祠部尚书，代理七兵尚书事务辅佐于烈。宋弁治理政务精明勤勉，得到的恩宠礼遇仅次于李冲。
初七，孝文帝率军抵达梁城。崔慧景攻打北魏的顺阳，顺阳太守清河人张烈坚守城池；初八，孝文帝派遣振威将军慕容平城率领五千骑兵前去救援。
自从孝文帝生病以来，彭城王元勰经常在宫中侍奉医药，昼夜不离左右，饮食必定先尝过之后再献给孝文帝，常常蓬头垢面，衣不解带。孝文帝久病之下容易发怒，身边侍从稍有不合心意，动辄就要处死。元勰顺着孝文帝的情绪，趁机多次劝谏营救，保全了不少人的性命。
初十，孝文帝任命元勰为使持节、都督中外诸军事。元勰推辞说：“臣侍奉陛下治病尚且无暇，怎能治理军队！希望陛下另请一位亲王，让他总管军政要务，臣能专心照料陛下的医药。”孝文帝说：“侍奉治病、治理军队，都托付给你了。朕病成这样，深感难以痊愈；安定六军、保卫国家，除了你之外还有谁能担当！怎能再请别人来违背朕的心意呢！”
二十一日，孝文帝抵达马圈城，命令荆州刺史广阳王元嘉阻断均口，截断南齐军队的退路。元嘉是元建的儿子。
此时，陈显达率领军队渡过汉水向西进发，占据鹰子山修筑营垒；军中人心沮丧恐慌，与北魏军队交战，多次战败。北魏武卫将军元嵩摘下头盔冲入敌阵，将士们紧随其后，南齐军队大败。元嵩是元澄的弟弟。
二十二日夜间，军主崔恭祖、胡松用乌布帐幕包裹着陈显达，几个人抬着他，从小路经分碛山逃出均水口向南奔逃。二十三日，北魏收缴陈显达的军用物资数以亿计，将其分赏给将士们，又追击南齐军队直到汉水才返回。南齐左军将军张千战死，士兵死亡三万多人。
陈显达北伐时，军队进入汋均口。广平人冯道根劝说陈显达：“汋均水水流湍急，容易前进但难以后退；如果北魏军队据守险要之地，我军就会首尾受敌。不如将船只全部丢弃在酂城，从陆路徒步前进，依次排列营垒，擂鼓进军，必定能打败北魏军队。”陈显达没有听从这个建议。冯道根率领自己的家丁随从军队出征，等到陈显达夜间逃走时，士兵们不熟悉山路，冯道根每当遇到险要之处，就停下马指示方向，众人依靠他才得以保全。随后，朝廷下诏任命冯道根为汋均口戍副。陈显达一向威名显赫，经过这次战败，威名大损。御史中丞范岫上奏请求罢免陈显达的官职，陈显达也自行上表请求解职；朝廷都没有批准，反而任命陈显达为江州刺史。崔慧景也放弃顺阳逃回南齐。
二十四日，孝文帝病情加重，只好向北返回，抵达谷塘原时，对司徒元勰说：“后宫的冯皇后长期违背妇德，我死后，可以赐她自尽，按照皇后的礼仪安葬她，或许能避免冯氏家族的耻辱。”又说：“我的病情越来越重，恐怕无法痊愈了。这次虽然打败了陈显达，但天下还没有平定，继位的太子年幼弱小，国家所能依靠的，就只有你了。霍光、诸葛亮以异姓的身份接受先帝的托孤重任，何况你是皇室至亲又贤能，怎能不努力呢！”元勰流泪说：“平民百姓，尚且能为知己献出生命；何况臣承蒙先帝的英灵，依靠陛下的余光呢！但臣作为陛下的至亲，长期参与朝廷机要事务，得到的宠爱和荣耀光辉显赫，天下无人能及；之所以敢接受托孤重任而不辞让，正是依仗陛下如日月般的英明，宽恕臣不知退避的过错罢了。如今再任命臣为宰相，总揽朝政大权；这样会招致‘功高震主’的名声，必定会获罪。从前周公是圣人，周成王非常英明，尚且难免被怀疑，何况臣这样的愚笨之人呢！如果这样的话，那陛下对臣的爱护，就不能算是善始善终了。”孝文帝听后沉默了很久，缓缓说道：“仔细思考你的话，确实有难以改变的道理。”于是亲手写下诏书给太子：“你的叔父元勰，品行高洁，功勋卓着，如同白云般纯洁；他厌恶荣华富贵，甘愿舍弃官职爵位，内心却如同松竹般坚贞。我从小就与他亲密无间，不忍心与他分离。我死后，允许元勰辞去官职，顺应他淡泊谦让的本性。”又任命侍中、护军将军北海王元详为司空，镇南将军王肃为尚书令，镇南大将军广阳王元嘉为左仆射，尚书宋弁为吏部尚书，与侍中、太尉元禧，尚书右仆射元澄等六人共同辅佐朝政。
夏季，四月初一，孝文帝在谷塘原去世。孝文帝对各位弟弟友爱和睦，始终没有隔阂。他曾经从容地对咸阳王元禧等人说：“我后世的子孙如果遭遇不成器的情况，你们可以观察审视，能够辅佐就辅佐，不能辅佐就取而代之，不要让江山落入他人手中。”孝文帝亲近任用贤能之人，从善如流，处理政务精心勤勉，日夜不知疲倦。他常常说：“君主最担心的是不能做到内心公平、对人推心置腹。如果能做到这两点，那么即便是像胡人和越人那样疏远的民族，也能让他们像兄弟一样和睦相处。”他执法虽然严厉，对大臣毫不宽容，但对别人的小过错，常常予以宽恕。曾经在食物中发现虫子，又有身边侍从进献羹汤时不小心烫伤了他的手，他都笑着赦免了对方。天地五郊、宗庙二分的祭祀，他从未不亲自参加。每次外出巡游或用兵，有关部门上奏请求修整道路，他总是说：“粗略修整一下桥梁，能通车马就行了，不要铲除野草平整路面。”在淮河南部用兵时，就如同在自己境内一样，禁止士兵践踏损坏稻谷；有时砍伐百姓的树木以供军用，都会留下绢帛作为赔偿。宫殿建筑不到万不得已不进行修建，衣服破旧了，洗干净后继续穿，马鞍和马笼头只用铁木制作而已。他年幼时力气大，擅长射箭，能用手指弹碎羊骨，射猎禽兽没有不中的；到了十五岁，就不再打猎了。他常常对史官说：“时事不能不如实记载。君主的威势和福禄都由自己掌控，没有人能制约；如果史书再不记载他的恶行，他还有什么可畏惧忌惮的呢！”
彭城王元勰与任城王元澄商议，认为陈显达逃走还不算远，担心他会返回突袭，于是决定秘不发丧，将孝文帝的遗体安放在御用的卧车中，只有二王和身边的几个人知道此事。元勰出入时神色与平时无异，供奉膳食、进献药物、裁决宫外的奏章，都和平时一样。几天后，大军抵达宛城，夜间，将卧车移入郡府的厅堂，得以给孝文帝的遗体穿上寿衣、装入棺材，然后再将棺材放回卧车中，外面没有人知道内情。随后，派遣中书舍人张儒奉诏征召太子；秘密将孝文帝去世的消息告知留守京城的于烈。于烈安排调度留守和出行的人员，举止没有任何异常。太子抵达鲁阳，遇到孝文帝的灵柩，才发布丧事；十二日，太子即位，宣布大赦天下。
彭城王元勰跪下接受了孝文帝留下的几纸遗诏。东宫的官员们大多怀疑元勰有谋反之心，便在暗中防备他，而元勰却坦诚相待、礼数周全，最终没有与他人产生嫌隙。咸阳王元禧抵达鲁阳后，留在城外观察局势变化，过了很久才进城，对元勰说：“你这次行事不仅辛劳，还充满了危险。”元勰说：“兄长年纪大、见识高，所以知道其中的安危；我当时如同手握毒蛇、骑在虎背上，反倒不觉得艰难。”元禧说：“你是怨恨我来得晚了吧。”
元勰等人依照孝文帝的遗诏，赐冯皇后自尽。北海王元详派长秋卿白整进入后宫，给冯皇后送毒药。冯皇后一边奔跑一边呼喊，不肯喝下毒药，还说：“皇上怎么会有这样的命令，这是诸王们想杀我啊！”白整强行抓住她，逼迫她喝下毒药，冯皇后随即去世。灵柩运到洛阳城南时，咸阳王元禧等人确认冯皇后确实已死，相视说道：“即使没有先帝的遗诏，我们兄弟也应当决断除掉她；怎能让这个品行不端的妇人掌控天下，杀害我们呢！”朝廷给冯皇后定谥号为幽皇后。
五月十六日，齐明帝加封抚军大将军始安王萧遥光为开府仪同三司。
十九日，北魏将孝文帝安葬在长陵，庙号为高祖。
魏世宗（元恪）想任命彭城王元勰为宰相；元勰多次陈述孝文帝的遗旨，请求成全自己淡泊名利的心愿，魏世宗对着他悲痛哭泣。元勰恳切请求不止，魏世宗于是任命他为使持节、侍中、都督冀、定等七州诸军事、骠骑大将军、开府仪同三司、定州刺史。元勰仍然坚决推辞，魏世宗没有允许，他只好前往定州赴任。
北魏任城王元澄因王肃是外来归附之人，官位却在自己之上，心中颇为不满。恰逢南齐投降过来的严叔懋告发王肃密谋逃回江南，元澄当即拘禁了王肃，并上表声称他谋反；经过核查验证，发现并无实情。咸阳王元禧等人上奏弹劾元澄擅自拘禁宰相，元澄被免去官职，回到府第，不久后被外放为雍州刺史。
六月二十一日，北魏追尊皇母高氏为文昭皇后，将她的神位供奉在高祖庙中配享祭祀，并扩建她的旧墓，命名为终宁陵。追赐皇后的父亲高飏为勃海公，谥号为敬，由他的嫡孙高猛继承爵位；封皇后的兄长高肇为平原公，弟弟高显为澄城公；三人在同一天接受册封。魏世宗一向不认识各位舅舅，这时才赏赐他们衣服和头巾并召见，三人都惶恐不安、不知所措；短短几天之内，便富贵显赫。
秋季，八月初三，北魏遵照孝文帝的遗诏，将三夫人以下的后宫嫔妃全部遣送回家。