刘裕死后，长子刘义符继位，史称少帝，年仅17岁；朝政由司空徐羡之、中书监尚书令傅亮和中书令谢晦等人主持。刘义符继位后，嬉戏无度，不听朝臣谏阻，于是徐羡之等谋废少帝。同时，北魏趁刘裕逝世，与少帝昏乱，于景平元年（423年），发兵攻占刘宋的洛阳、虎牢、滑台等河南地，宋军固守项城（今河南项城北），魏人不能破，转而陷许昌、围汝阳，汝阳太守弃军出逃，只有副将陈宪还在坚守，宋豫州刺史刘粹派兵增援汝阳，同时又遣军袭击许昌魏军，魏人见汝阳城不能克，于是全力毁坏许昌城后撤军北返。

景平二年（424年）五月，徐、傅、谢三人在取得另一位托孤大臣檀道济的同意后，以皇太后的名义，由檀道济“领兵居前”，闯入刘义符的寝宫，废刘义符为营阳王，不久将其杀害。七月，迎立刘裕第三子荆州刺史、宜都王刘义隆为帝，史称宋文帝，改元“元嘉”。

宋文帝即位之初，徐羡之、傅亮居中辅政，谢晦则率原领军府所统精兵出镇荆州，檀道济继续领北府强兵出镇广陵。宋文帝最初隐忍不发，一面用其原荆州僚属王华为侍中，到彦之为中领军，以分徐羡之、傅亮的权势，接着又成功笼络到了檀道济的支持。于元嘉三年（426年），文帝先后诛杀徐羡之和傅亮，又亲自督檀道济、到彦之、刘粹率军西进，将谢晦擒杀，将军政大权收归己有。宋文帝继续实行宋武帝刘裕的治国方略，在东晋义熙土断的基础上清理户籍，下令免除百姓欠政府的“通租宿债”，又实行劝学、兴农、招贤等一系列措施，使百姓得以休养生息，社会生产有所发展，经济文化日趋繁荣。宋文帝刘义隆多次下令劝课农桑，奖励垦荒，采取减轻农民负担的政策，发展生产，出现了“元嘉之治”的繁荣景象。

元嘉二十九年（452年），宋文帝得知北魏发生政变，魏太武帝被宦官宗爱所杀，遂发动第三次元嘉北伐。命萧思话督冀州刺史张永攻碻磝，鲁爽、鲁秀兄弟与程天祚率四万荆州兵向洛阳、虎牢方向进攻，雍州刺史臧质率军攻潼关。青州刺史刘兴祖得知北伐，便上书宋文帝请许自己率七千兵从山东出发直捣中山，进军河北并取当地农作物补充军粮，若果成功，北魏在黄河南岸的守军亦当溃败，那时北伐主力的张永再率军北渡黄河进攻河北，而后堵塞太行山诸隘口，将北魏遏制在山西以内。宋文帝一心只想收复河南军镇，恢复宋武帝时期的黄河一线的军事防线，没有听从刘兴祖的建议。

三次元嘉北伐，宋文帝不仅没能收复失地，反而使人力物力遭受巨大损失，其中第二次元嘉北伐期间，北魏南进沿线，经魏军破坏，赤地千里，邑里萧条，刘宋的小康局面遂告结束。宋文帝并无战争经验，每次出兵作战，总要预先制定计划，限制将帅的机动性。交战的日期和时刻，也必须由宋文帝亲自决定。朝廷离战阵路途遥远，常常坐失时机，这也是遭致失败的一个原因。三次北伐，刘宋从此国力大损，北魏兵马也损失过半，南北两朝都疲惫，不敢再轻易较量兵力。太子刘劭于元嘉三十年（453年）二月二十日，趁夜起兵入宫杀了宋文帝。

武陵王、江州刺史刘骏起兵讨伐刘劭，攻下京城建康，诛杀刘劭及刘濬，登帝位，即为宋孝武帝。刘骏虽对当时制度进行了多项改革，但其在私人生活上的极不检点，颇受后人诟病。（464年）五月，在位十一年的宋孝武帝刘骏病死，皇太子刘子业即位，是为宋前废帝。刘子业是一个更为残忍的人。他自率羽林兵讨杀他的叔祖太宰、江夏王刘义恭，并杀其四子。杀大臣柳元景并其八子、六弟及诸侄，又杀大臣颜师伯并其六子。又遣使诛杀江夏王刘义恭的世子湘州刺史刘伯禽。对大臣说打就打，如对待奴隶。又杀新安王刘子鸾，杀其母弟南海王刘子师及其母妹。又要杀徐州刺史义阳王刘昶，刘昶逃奔北魏。又杀会稽太守孔灵符、宁朔将军何迈，杀三朝元老大臣沈庆之。湘东王刘彧、建安王刘休仁、山阳王刘休佑，都是刘子业的父辈。刘子业把他们皆聚之建康，拘于殿内，任意折磨。永光元年（465年）十一月二十九日，刘子业在竹林堂前与巫师射鬼之际被弑杀。刘休仁等人随即奉迎刘彧入宫即帝位，是为宋明帝。

宋明帝即位后，为了巩固自己的帝位，他诛杀因镇压刘子勋等叛乱有功而执掌大政的弟弟刘休仁、刘休祐，其兄弟辈东海王刘袆、巴陵王刘休若也被杀，只有桂阳王刘休范因无才能而免于一死。宋文帝、孝武帝子孙死者数十人。宋明帝虽在即位初期，任贤用能，大力革除前废帝时期的弊政，颁布了多项废除苛捐杂税，减免赋税，去繁就简的政治举措。但是他在“泰始之祸”后，便开始渐失意志，纵情声乐。为了保证其子顺利接位，大肆诛除有能力的皇弟宗室、朝廷功臣和高门士族，引起朝臣惶恐不安，造成刘宋末期中央和地方军镇互相猜忌、攻伐的政治乱象。泰豫元年（472年）四月，宋明帝刘彧病死，其子刘昱即位。

元徽五年（477年），刘昱在杀掉权臣阮佃夫之后欲亲理朝政，试图将宫中内外大权悉数收回，准备剥夺萧道成禁军职权，遂与萧道成发生激烈冲突，同年七月，萧道成收买刘昱的侍从抢先一步派人弑杀刘昱，立其弟刘凖（zhǔn ）为帝，自执朝政。升明三年（479年）四月，扫除篡位障碍的萧道成篡夺皇位，废刘凖自立为帝，刘宋灭亡。