慕容垂，字道明，是慕容皇光的第五個兒子。他年幼時聰慧有氣度，身高七尺七寸，手垂過膝。慕容皇光非常寵愛他，常常看著他而對幾位弟弟說：「這個孩子豁達不拘小節，終究能毀家，也能興家。」所以，名叫霸，字道業。慕容皇光對他的恩遇超過了世子慕容俊，慕容俊因而憤憤不平。慕容垂因消滅宇文有功，被封為都鄉侯。石季龍來侵犯被打敗，退兵之後，仍然有兼併的謀圖，又派遣部將鄧恆率領數萬軍隊駐紮在樂安，作進攻的準備。慕容垂領兵駐紮在徒河，和鄧恆相持，鄧恆害怕慕容垂而不敢侵犯。慕容垂年輕時喜歡遊獵，因為打獵時墜馬折斷了牙齒。慕容俊僭即王位以後，將慕容垂改名為慕容谷..，表面上以敬仰春秋谷..為名，而內心實則是厭惡他而改了他的名字。不久，因牽涉到讖書的文字，於是去掉..旁，便以垂為名。
石季龍死後，趙、魏發生內亂，慕容垂對慕容俊說：「到來的好時機容易失去，抓住機會要迅速行動，兼併弱小，討伐昏亂，現在正是時候。」慕容俊因國內新遭大喪，不允許。慕輿根對慕容俊說：「王子說的話，千載一時，不可失去。」慕容俊任命慕容垂為前鋒都督。慕容俊飽克了幽州，準備坑殺投降的士兵，慕容垂規勸說：「正義之師應弔民伐罪，是前代的常典。現剛剛平定中原，應當以恩德去安撫百姓，坑戮的刑罰不能作為王師的先聲。」慕容俊聽從了他的意見。慕容俊稱帝以後，封慕容垂為吳王，並調他鎮守信都，以待中、右禁將軍身份錄留台事，廣收東北之利。又任命他為征南將軍，荊、兗二州牧，在梁、楚以南很有聲譽。接著又升任他為司隸，自偽王公以下沒有誰不因為畏懼而不敢正立。當時慕容日韋繼承了偽皇帝位，封慕容恪為太宰。慕容恪非常器重慕容垂，經常對慕容日韋說：「吳王具備的將相之才，十倍於我，先帝因為按長幼的次序，將我的地位提到吳王的前面，我死了以後，希望陛下委政於吳王，可以說親情賢良都兼顧了。」慕容垂在枋頭大敗桓溫以後，威名大振，慕容評十分忌恨他，於是圖謀殺害慕容垂。慕容垂害怕禍及自己，與世子慕容全一起逃走投奔了苻堅。
自從慕容恪死後，苻堅就暗暗存有吞併慕容日韋的想法，由於懼怕慕容垂的威名而未敢表露出來。現在聽說慕容垂來投靠自己，苻堅非常高興，親自到郊外迎接，拉著他的手，禮儀非常隆重。苻堅的宰相王猛忌恨慕容垂的雄才大略，勸苻堅殺害慕容垂。苻堅不僅沒有聽從，而且任命慕容垂為冠軍將軍，封他為賓都侯，以華陰五百戶為食邑。王猛討伐洛陽時，讓慕容全擔任參軍。不久，王猛派人對慕容全假傳慕容垂的話說：「我已經向東準備回到故國，你可自己設計脫身。」慕容全相信了，於是就去投奔慕容日韋。王猛向苻堅上奏述說慕容全叛逃的情況，慕容垂聽到這個消息，非常害怕，也向東逃去，走到藍田，被追趕的騎兵擒獲。苻堅在正殿接見慕容垂，安慰勸勉他說：「卿家國失和，投奔了我，令郎志不忘本，一直懷念故鄉。《尚書》不是說過嗎：『父親是父親，兒子是兒子，決不相互牽連。』你為何過分憂懼而像這樣狼狽呢？」於是恢復了慕容垂的爵位，恩惠禮遇如當初一樣。
苻堅俘虜了慕容日韋，慕容垂隨苻堅進入鄴城，招集本族子侄，看到他們，感到非常悲哀，見到慕容日韋原來的官吏，顯得很不高興。前郎中令高弼私下對慕容垂說：「大王你的資質才能著名當世，遭到無妄之禍，棲伏坎坷，也算是艱難的了啊。上天昭示良機，國運暫歸於秦，這就是飛鴻漸進之始，龍將要興雲布雨的時候，希望你用仁慈去撫慰他們。況且，超乎世俗的膽略必定懷念遺留的風俗，如今恰好應當法網疏闊，以弘大蘊含養生之義，接納舊臣的後代，以建立不世之功。為何要因一時憤怒而拋棄他們呢？我認為大王你不應該這樣。」慕容垂採納了他的意見。慕容垂在苻堅朝中，歷任京兆尹，進而封泉州侯，凡是他參加的征戰，都建有大功。
苻堅軍敗於淮南的時候，惟有慕容垂的軍隊沒有損傷。苻堅只帶領一千多人馬投奔慕容垂，慕容垂的世子慕容寶對慕容垂說：「家亡國破，綱紀廢弛，圖讖顯示的極尊貴賢達的人，應當使中興之業更昌盛，建立像少康恢復夏朝那樣的功業。但時機已來而運氣未到，所以藏才不露，等待有利時機。現在苻堅被天棄絕，失去德政，眾凶已土崩瓦解，可說是上天創造的好時機，都給了我們。千年難遇的時機，現在卻正是時候，應順從皇天的意旨，乘機取代他。況且建立大功業的人不顧小節，行大仁的人不念小惠。前秦既然廢毀了我們的三京，竊取了帝位，仇恨和恥辱之深，沒有超過這些的。希望你不要義氣用事，受到點小恩惠而忘記了國家大事。擲詂蒲的吉兆已經顯示出來了。」慕容垂說：「你說的話是對的，然而他誠心誠意來投靠我，怎麼能殺他呢？假若天意要滅他，除去他的機會很多。況且縱然讓他回到北邊去，再等待他出現失誤，這樣，既不辜負我一向的心意，又可以用義取得天下。」慕容垂的弟弟慕容德進言說：「鄰國間相互併吞，自古以來都存在。秦國強大而吞併了燕國，秦國衰敗又被消滅，我們殺苻堅是為了報仇雪恥，難道就辜負了一向的心願嗎？當年，鄧祁侯不採納雅甥、聃甥、養甥要殺楚子的意見，最後被楚國所滅，吳王夫差不聽伍子胥的勸告，被越王勾踐所殺。前事不忘，後事之師。希望你應像商湯王、周武王那樣建功立業，不要重蹈韓信失敗的覆轍。趁苻堅土崩瓦解的機會，替代上天懲罰他，斬除逆凶，恢復宗祀，建立中興之功，繼承盛大的事業，得天下的重大機會不應當失去。如果放棄數萬軍隊，再給他掌握軍隊的權力，就是違背天意而等待後害，這不是好計謀啊。古語說：『當斷不斷，反受其亂。』希望兄長你不要再猶豫了。」慕容垂說：「我當初被太傅排擠，投身到秦王這裡來，又被王猛誣陷，秦王給我洗清冤誣，並且以國士之禮待我，對他的恩德我還未報答。假使秦的國運必定衰敗，天數應歸我，殺掉苻堅的機會何愁沒有呢？關西之地，正好不是我們的，自然有想侵佔的人，我可以拱手而定關東。君子不乘亂取利，不先挑起禍亂，可暫且觀察事態的變化。」於是把軍隊交給苻堅。當初，慕容寶在長安，與韓黃、李根等人在一起飲酒賭博，慕容寶正襟危坐，發誓說：「世人都說雩..(賭博)能顯靈，難道是虛妄的嗎？如果我今後能夠得到富貴，就連續得三個盧。」於是三次投擲，都得的盧，慕容寶拜而受賜，所以說叫五木之祥。
苻堅到了澠池，慕容垂請求到鄴城去祭拜祖先的陵墓，以樹立國家的威嚴刑律，安撫戎狄。苻堅同意了他的請求。權翼進諫說：「慕容垂是武將中的名將，可以說是當今的韓信和白起，實為中國東部的豪傑，他的志向是不願被人調用。不久前，因為避禍前來投靠，不是仰慕威德而來的，給他分封千座城也不能滿足他的要求，冠軍的封號難道能使他稱心嗎？況且，慕容垂像鷹一樣，飢餓的時候，就依附人；吃飽了，就向高空飛去。遇到風塵大作的好機會，必定有凌雲之志。只應該把繩索拴得更緊，不能夠任其所欲。」苻堅不同意這樣做，派他的部將李蠻、閔亮、尹國率三千人馬送慕容垂，又派石越去守鄴城，張蠔去守并州。
當時，苻堅的兒子苻丕已住在鄴城，慕容垂到了以後，苻丕讓他住到鄴西，慕容垂向苻丕陳述了苻堅在淮南戰敗的情況。正好苻堅的部將苻暉報告說丁零、翟斌召集人馬準備進犯洛陽，苻丕對慕容垂說：「翟斌兄弟因為王師小有失敗，竟敢放肆猖狂，我這些子弟兵，恐怕難以和他作戰，除了冠軍你英略過人之外，沒有能夠消滅他們的。我想拜託你帶兵去攻打他們，可以嗎？」慕容垂說：「下官我是殿下你的鷹犬，怎敢不唯命是聽呢？」於是，苻丕賜給慕容垂很多金銀、布帛，慕容垂全部謝絕，只請求歸還自己原來的田園。苻丕答應了他的要求，並且調二千士兵給慕容垂，又派他的部將苻飛龍率氐族騎兵一千人作慕容垂的副手。苻丕告誡苻飛龍說：「你是王室的心腹，雖然年齡小，地位低，其實你應是軍隊的主帥。慕容垂是三軍的統領，你應該作為圖謀慕容垂的主帥，用兵制勝的權力，防微杜漸的謀略，都委託給你了，希望你盡力去做好。」慕容垂請求進鄴城拜祭祖廟，苻丕不允許。於是慕容垂衣內穿鐵甲進入鄴城，亭吏禁止他到祖廟去，慕容垂大怒，殺了亭吏，焚燒了亭子，憤憤而去。石越對苻丕說：「慕容垂在燕國時，破國亂家，自投奔到我朝以後，受到超過常規的待遇，忽然敢於輕慢和侮辱軍事長官，並且殺亭吏，燒亭子，謀反的形跡已經顯露，終久會成為禍亂的根由。他現在將領老弱，士兵疲憊，正可襲擊而消滅他啊！」苻丕說：「我軍在淮南被打敗，眾散親離，而慕容垂能侍衛聖上，誠不可忘。」石越說：「慕容垂既然不忠於燕國，難道他肯盡忠於我們嗎？況且他是逃亡之人，主上對他寵信如同我朝的舊功臣，他不能銘記恩澤發誓效忠，而首先陰謀作亂，現在不攻打他，必定會成為後患。」苻丕不同意這樣做。石越告訴別人說：「苻丕父子好存小仁，不顧天下大計，我們這些人最終將成為鮮卑人的俘虜啊。」
慕容垂到河內以後，殺了苻飛龍和全部氐兵，招募遠近的將士，達到三萬人。渡河以後，燒燬了橋樑，下令說：「我本來在外面憑借秦的旗號，而實際則在謀劃著自己國家的復興。對於不遵守法度者，軍隊有法規，能堅決執行命令者，獎賞則不超過當天。待天下平定以後，論功封賞爵位，決不相負。」
翟斌聽說慕容垂即將渡河，派使者去推舉慕容垂為盟主。慕容垂拒絕說：「我們父子投靠秦朝，在危險的時候得到救濟，承受主上不世之恩，主上對我們有再生之惠，雖說我們是君臣，但恩義如同父子，怎麼可以因出現一點小矛盾，便懷不忠之心呢？我本來是想救豫州，不會和你們在一起，為何到我這裡來議論這件事呢？」慕容垂進而想攻佔洛陽，所以用臣下的禮節去見苻暉，現在又不能確信翟斌是否真有誠意，所以，用以上這些話拒絕他。慕容垂來到洛陽，苻暉緊閉城門堅守不出，不與慕容垂來住。翟斌又派長史河南的郭通去勸說慕容垂，慕容垂同意了他們的要求。翟斌率領軍隊和慕容垂相會，並勸慕容垂稱帝。慕容垂說：「新興侯是國家的正統，我的君主。如果以諸君的力量能夠平定關東，應當用大義去告訴秦朝，奉迎新興侯來治理國家。至於當皇帝，則不是我的心願。」慕容垂和眾人商量說：「洛陽四面受敵，北面被黃河所阻，要想控制燕趙，卻沒有佔據有利地勢，還不如向北進軍，佔領鄴都，據此而控制天下大勢。」大家都認為是這樣。於是慕容垂帶領軍隊向東進軍，派建威將軍王騰在石門搭建浮橋。
當初，慕容垂離開鄴都的時候，他的兒子慕容農以及他哥哥的兒子慕容楷、慕容紹，還有他弟弟的兒子慕容宙都被苻丕留在鄴都。慕容垂殺了苻飛龍以後，派田生偷偷地告訴慕容農等人，要他們在趙魏地區起兵策應。於是，慕容農、慕容宙逃到列人，慕容楷、慕容紹逃到辟陽，眾人都響應他們的號召。慕容農西到上黨招請庫辱官偉，東到東阿招請乞特歸，他們都各帶領數萬軍隊到來，共聚眾十幾萬人。苻丕派石越去討伐慕容農，被慕容農打敗，並在陣上殺了石越。
慕容垂率軍隊到了滎陽以後，於太元八年(383)自稱大將軍、大都督、燕王，按照皇帝的禮儀行事，改年號為燕元。下令稱統府，府中設置田佐，王公以下的人都向慕容垂稱臣，凡是他所封拜的，都像諸侯王一樣。任命翟斌為建義大將軍，封河南王；封翟檀為柱國大將軍，弘農王；封他的弟弟慕容德為車騎大將軍、范陽王；封他哥哥的兒子慕容楷為征西大將軍、太原王。軍隊共有二十多萬人，從石門渡河，長驅直入進攻鄴城。慕容農、慕容楷、慕容紹、慕容宙等人率領軍隊和慕容垂會合。慕容垂立他的兒子慕容寶為燕王太子，封功臣為公、侯、伯、子、男的人共一百多人。
苻丕於是派侍郎姜讓對慕容垂說：「去年聖駕失去憑依，你保護鑾駕，勤勞王事，赤心高義，超過了先賢。現在你應該遵循以前的作法盡忠貞之節，為何要放棄山一樣高的功勞，做這些過分的事情呢？有了過錯貴在能改正，這是先賢們都稱讚的事情啊。希望你應好好考慮，現在醒悟還不晚。」慕容垂對姜讓說：「我受主上的不世之恩，所以想保全他的兒子長樂公，使他帶著所有的軍隊和人員回長安，然後修復燕國宗廟，與秦朝永為友好鄰邦，為何你不明白機運，不把鄴城還給我們呢？大義能滅親，哪能只顧義氣呢？你們如果執迷不悟，我也準備以兵戎相見。現在事情已成了這個樣子，恐怕你一個人請命已辦不到了。」姜讓高聲指責慕容垂說：「將軍你不被自己的家國所容，投奔到聖朝來，燕國的尺寸土地難道有將軍的份嗎？主上在第一次見面時認為你是奇才，主上與將軍風範、族類各異，氣味不同，同心協力，托以大事，對你的寵愛超過自己的宗族子侄和舊臣，職務與藩王同等，自古以來君臣之間情意深合的，難道有超過這些的嗎？正當要將未成年的孤兒托付給將軍，授以疆場征戰之命，為何王師出現一點挫敗，便有了二心？況且你師出無名，終將不會成功，上天要廢除的事情，人無法扭轉。將軍興起無名之師，想興辦上天所要廢除的事，我認為辦不到。長樂公是主上的長子，聲望和恩德超過周代的唐叔衛叔，擔負著守衛陝東的重任，為保衛朝廷的連城，他怎麼能束手以百城之地輸給將軍你呢？大夫為王事效死，國君為社稷捐軀，將軍想自毀冠冕，拔除根本，堵塞源泉，自然可以任將軍用兵，何必再讓我多說呢？但顧念將軍以七十高齡，將要把首級懸掛在白旗上，將軍原本是超乎世俗的忠臣，忽然變成叛逆的鬼魂，我私下為將軍痛心啊！」慕容垂默然不語。慕容垂手下的人勸慕容垂殺掉姜讓，慕容垂說：「古時兩國交兵，使者往來其間，狗見了主人之外的人總是要狂叫，何必要問罪呢？」於是放姜讓歸去。
慕容垂給苻堅上表說：「臣下我才能不及古人，招致禍起蕭牆，身遭難時，投奔聖朝。陛下像周武王、漢武帝那樣施恩於人，卑臣我叨蒙陛下眷顧之恩，使臣位於將軍之列，爵位愧在王侯之中，臣發誓盡力獻出我的忠誠，常常害怕辦不到。去年夏天桓衝前來送死，剿滅桓沖以後，回來又去討伐鄖城，俘獲敵人以萬計，這實在是陛下神機妙算帶來的奇績，也是愚臣捨生忘死取得的勝利。我正準備到桂州飲馬，將旌旗掛到閩會的城頭上，不料上天卻助凶逆，使陛下你大駕班師。陛下單人獨馬到臣這裡來，臣侍奉護衛陛下沒有二心，豈但陛下聖明可看出臣的忠心，就是皇天后土也知道這些。臣遵奉陛下的命令北巡，卻受到長樂公制約。然而苻丕對外失去民心，對內多懷猜忌，讓臣住到城外，不讓臣進城拜謁祖廟。當時，逆賊丁零侵犯豫州，苻丕強迫臣一人前去討伐，限定了出師的日程，只給臣老弱士兵二千人，並且都無兵器，接著又派苻飛龍暗中當刺客。到了洛陽以後，平原公苻暉又不信任和接納臣。臣私下考慮：進，我沒有淮陰侯韓信的功高逼主的憂慮；退，沒有李廣失利的過失，只害怕受到讒言傷害，以辱自己的清白。丁零及夷夏諸將，因為臣忠於陛下反而被疑，於是推臣為盟主，臣受陛下囑托，能善始而不能善終，臣哭泣著遙望西京，揮淚進軍。軍隊駐紮在石門，各路人馬雲集到這裡來，不期而至的軍兵，即使當年周武王大會諸侯於孟津，漢高祖集各路大軍於垓下也不會有如此盛況。臣想讓長樂公率眾奔赴本國之難，臣當以禮遣送，而他固守匹夫之志，不曉變通之理。臣子慕容農召集舊有人馬，用以防備不測，而石越率領鄴城的全部人馬，輕率地掩殺過來，兩軍還未對陣，石越已被殺。臣雖然單車獨騎，而歸順者雲集，這實在是天意，不是臣的能力所能辦到的。況且鄴城是臣國家的舊都，便應當贈送給我，然後面向西受您的支配，守衛東藩，這樣，既顯示了陛下對臣的知遇之恩，也成全了愚臣感恩報德之意。現在臣進兵圍困鄴城，並用天時人事開導他。而苻丕看不清時機和天命，緊閉城門自守，經常出來挑戰，兵刃相交，臣常常害怕飛矢誤中，傷了陛下的太子。臣的誠心，未上書陛下之前，就控制軍隊，不敢大舉進攻。天命有推移，去來是常事，望陛下明察此理。」
苻堅回信說：「朕以不德，愧承天命，君臨萬邦，三十年了。遠方夷族沒有不來朝拜的，只有東南一個小地方，敢於違抗王命。朕於是統率六師，奉天命而懲罰逆凶，不料，天意不祥，導致王師潰敗。全賴你一片忠心，輔佐護衛我，國家不亡，你出了大力啊。《詩經》上說：『中心藏之，何日忘之。』正準備任用你為宰相，封你為君侯，希望能廣泛救助，使國家解脫危難，同時報答你建立的功業，何曾想到伯夷忽然自毀冰操，柳下惠忽然成為婬夫！看了你的奏表，真替你惋惜，使我在朝臣面前感到慚愧。當初，你不被本朝所容，單人匹馬投靠於朕，朕對你十分寵愛，授你以將位，待你為上賓，用你如舊臣，爵位和朕的功臣一樣，我們曾盟誓，同心協力，肝膽相照。朕以為你能食椹懷音，一直保持到老。哪想到蓄了水而翻了船，飼養野獸反受其害，悔之已晚，將何所及！你用荒誕的言論駭人聽聞，誇大自己的力量超出常規，周武王的事，難道是你這個庸人可以議論的嗎？出籠的鳥，不是羅網能羈絆得住的；脫網的鯨，不是用網可以制服得了的！舉足跳躍，放任情懷，何須告知，念你垂暮之人，老了成為逆賊，活著是個叛臣，死後成為逆鬼，囂張氣焰在陰曹地府都能顯現，生人和死人都要受你的毒害，中原兒女，該是如何痛惜！朕的命運興衰，哪能由你決定呢？但長樂公、平原公都很年輕，在鄴城和洛陽遇到你，朕憂慮他們的謀劃不稱朕的心，所遺憾的僅此而已。」
慕容垂攻下了鄴城的外城，苻丕固守中城，慕容垂派軍隊圍繞中城挖深溝包圍了中城，將年老體弱的分派到魏郡、肥鄉，又築新興城以屯積糧草兵器，引漳河水灌鄴城內城。
翟斌私下暗示丁零和西人，讓他們向慕容垂請求讓翟斌當尚書令。慕容垂詢問諸位大臣，安樂將軍封衡面色嚴厲地說：「馬能行千里，卻不能免於被套上籠頭拴上絆索，說明畜牲不能用人的方法去駕馭它。翟斌這個戎狄小人，遇到好的機會，兄弟被封為王，自..兜以來，叛逆者還沒有這種福氣。福祿太多而不知止，又有這種要求，他已神經錯亂，一年之內，他必定滅亡。」慕容垂仍然克制忍耐，寬容了他，下令說：「翟王的功勞應居首相之位，但既然拜相台還沒有建起來，這個官位就不能馬上設置。等到天下統一了，再議這件事。」翟斌大怒，秘密約應苻丕，偷偷地派丁零去挖決堤防將水放掉，事情敗露以後，慕容垂殺了翟斌。翟斌哥哥的兒子翟真率領他的部下向北逃到邯鄲，帶兵向鄴城進發，想與苻丕形成裡應外合之勢。慕容垂命令他的太子慕容寶、冠軍慕容隆領兵打敗了他。翟真從邯鄲向北逃走，慕容垂又派慕容楷率騎兵追趕他，兩軍戰於下邑，慕容楷被翟真打敗，翟真於是在承營屯兵。慕容垂對諸將說：「苻丕已是窮寇，必定死守，不會投降。丁零這個叛賊，是我的心腹大患，我想將軍隊駐紮到新城，放開道路，讓苻丕逃走，進可以報秦主往日的恩惠，退為攻擊翟真作好周密準備。」於是率軍隊離開鄴城，向北駐紮到新城。慕容農在黃泥攻擊翟嵩，並打敗了他。慕容垂對范陽王慕容德說：「我有意放苻丕逃去，他不去，欲引晉軍來加強鄴城的防守，我們不能不管。」於是又領兵進攻鄴城，並放開一條讓苻丕西奔的道路。
慕容垂準備在中山建立國都，慕容農率領數萬人迎接他。群臣聽說慕容日韋已被苻堅殺了，都勸慕容垂僭即皇帝位。慕容垂因慕容沖已在關中稱帝，不同意。
東晉龍驤將軍劉牢之率兵救援苻丕，到鄴城以後，慕容垂領兵迎戰，被打敗了，慕容垂撤除了對鄴城的包圍，退兵駐紮新城。接著慕容垂從新城向北逃走，劉牢之帶兵追趕慕容垂，接連幾次戰鬥，慕容垂軍都失敗了。兩軍又於五橋澤交戰，劉牢之的軍隊失敗，慕容德和慕容隆領兵在五丈橋截擊劉牢之，劉牢之馳馬跳過五丈澗，正好苻丕帶來救兵，劉牢之才倖免於難。
翟真離開承營，領兵駐紮到行唐，翟真的司馬鮮於乞殺了翟真和翟氏全族，自立為趙王。承營人又殺了鮮於乞，迎立翟真的堂弟翟成為主，翟真的兒子翟遼逃向黎陽。
高句驪人侵犯遼東，慕容垂的平北將軍慕容佐派司馬郝景帶軍隊前往救援，被高句驪人打敗，於是遼東、玄菟被佔領。
建節將軍徐巖在武邑反叛，驅逐掠奪了四千餘人，向北逃往幽州。慕容垂用快馬傳達命令給幽州守將平規說：「只可堅守，不要出戰，等到消滅丁零以後，我要親自去討伐他。」平規違抗命令出城接戰，被徐巖打敗。徐巖乘勝進入薊州，搶掠千餘戶而去，所過之處燒殺搶掠，又佔據了令支。
翟成的長史鮮於得斬翟成而投降，慕容垂進入行唐，全部坑殺了翟成的部卒。苻丕放棄了鄴城，逃向并州。慕容農攻克了令支，斬殺了徐巖兄弟。進而討伐高句驪，收復了遼東、玄菟二郡，屯兵龍城。
慕容垂定中山為國都，眾幕僚勸他即皇帝位，準備典儀，修建祭拜天地的禮壇。慕容垂聽從了他們的勸告。在太元十一年(386)即皇帝位，大赦境內，改元為建興，設置百官，修繕宗廟社稷，立慕容寶為太子。封左長史庫辱官偉、右長史段崇、龍驤將軍張崇、中山尹封衡為吏部尚書，封慕容德為侍中、都督中外諸軍事、領司隸校尉，封撫軍慕容麟為衛大將軍，其餘的人都被授予不同的官職。慕容垂又追尊自己的母親蘭氏為文昭皇后，遷走慕容皇光的皇后，將蘭氏和慕容皇光合葬，讓她享受祭奠。博士劉祥、董謐建議說：昔日堯的母妃在帝嚳的王妃中只位居第三，並沒有因兒子堯顯貴而超越正妃姜女原的地位，這說明聖王之道應以公道為先。慕容垂沒有聽從他們的建議。
慕容垂派征西將軍慕容楷、衛軍將軍慕容麟、鎮南將軍慕容紹、征虜將軍慕容宙等人分別向苻堅的冀州牧苻定、鎮東將軍苻紹、幽州牧苻謨、鎮北將軍苻亮進攻。慕容楷給苻定等人寫信，曉以禍福利害，苻定等人都投降了。
慕容垂留太子慕容寶守衛中山，然後率領諸將向南進攻翟遼，任命慕容楷為前鋒都督。翟遼的部下都是燕趙一帶的人，都說：「太原王之子，是我們的父母。」相互約定都來歸附慕容垂。翟遼非常害怕，派使者請求投降。慕容垂到了黎陽以後，翟遼脫去上衣，裸露身體前去謝罪，慕容垂好言安撫他。
慕容垂又為太子慕容寶建造承華觀，讓慕容寶總領尚書正事，大小事情都委託他去辦，慕容垂只是總攬大要而已。立他的夫人段氏為皇后。又以慕容寶領侍中、大單于、驃騎大將軍、幽州牧。在龍城建留台，封高楊王慕容隆錄留台尚書事。慕容日韋及宗族中被苻堅殺害的人，一併招魂祭奠，進行安葬。
清河太守賀耕在定陵聚眾反叛，響應南邊叛亂的翟遼，慕容農領兵討伐並殺了賀耕，同時拆毀了定陵城。接著帶軍隊進入鄴城，因為鄴城太大難以固守，所以在鳳陽門大道的東面又建了一座隔城。
尚書郎婁會上書說：「守孝三年，是天下的通行規定，兵荒馬亂，往往廢除常禮就以權宜的辦法取士。人們爭相競爭，不以正當手段求取榮升，及至有人身穿孝服，仍參加戰爭，難道都是忠於國家？其間也有很多是想從中謀取利益的。聖君設置教化，不因國家動盪變亂而改變制度，不因出現喪亂而改變風化，所以能杜絕強橫競爭之門，阻塞奔波追逐之路。陛下時逢百代君王的末期，開拓中興之業，天下逐漸平定，兵革將要停息，實在應當清除一些不正確的做法，遵循舊的規章。官吏遇到大喪，也聽任他盡三年守孝之禮，則四面八方的人都受到感化，人們就服從禮制。」慕容垂沒有聽從。
翟遼死了以後，他的兒子翟釗代他而立，帶兵攻逼鄴城，慕容農擊敗並趕走了他。慕容垂率軍隊在滑台討伐翟釗，駐紮在黎陽津，翟釗在河南岸拒守，諸位將領怕翟釗的兵精將勇，都勸諫不宜渡河。慕容垂笑笑說：「小子能有什麼作為，我今天為你們殺了他。」於是移營到西津，造牛皮船一百多艘，船上裝載疑兵兵器，沿河流而上。翟釗先用主要力量備守黎陽，看到慕容垂的軍隊向西津而去，於是離開營地向西去拒敵。慕容垂暗暗派桂林王慕容鎮、驃騎將軍慕容國在黎陽津夜渡，在河的南岸紮營。翟釗聽到這個消息馬上帶軍回救黎陽，士兵非常疲憊和飢渴，逃回滑台，翟釗帶領妻子兒女率領數百人馬向北奔赴白鹿山。慕容農追趕他，俘虜了他的全部人馬，只有翟釗一人逃到長子。翟釗所管轄的七郡共三萬八千戶都安定如常。慕容垂將徐州七千多戶流人遷到黎陽。
慕容垂和大家商議準備征伐長子。諸將都勸他不要出征，因為慕容永還沒有失敗的跡兆，再加上連年征戰，士兵疲怠，請求等待他年再出兵。慕容垂正想同意，但聽到慕容德的計謀以後，笑著說：「我的計策已決定了。況且我已經老了，掏出口袋底裡的智慧，還足以戰勝他，不想留下逆賊去連累子孫。」於是發兵七萬，派丹楊王慕容瓚、龍驤將軍張崇到晉陽去攻打慕容永的弟弟慕容支。慕容永派他的部將刁雲、慕容鍾率五萬軍隊駐紮在潞川。慕容垂派慕容楷從滏口出兵，又派慕容農帶兵進入壺關，慕容垂自己領兵駐紮在鄴城的西南，一個多月仍停兵未進。慕容永認為慕容垂可能用詭詐之道討伐他，於是，統率諸軍在太行、軹關設防。慕容垂領兵進入天井關，到了壺壁。慕容永率精兵五萬前來迎戰，依仗河曲紮營自守，派遣使者前去下戰書。慕容垂在壺壁以南列陣，慕容農、慕容楷領兵為兩翼，慕容國帶兵在山溝裡設下埋伏，然後和慕容永交戰。兩軍對陣，慕容垂領兵假裝敗卻，慕容永帶兵追了幾里路，慕容國帶領伏兵突然出擊，切斷了慕容永的後路，慕容楷、慕容農從兩邊掩殺過來，慕容永的軍隊大敗，被斬首八千餘人，慕容永逃回長子。慕容瓚攻克了晉陽。慕容垂進而包圍長子，慕容永的部將賈韜等人背叛了他，並作為內應。慕容垂的軍隊攻入長子城，慕容永逃向北門，被慕容垂的先頭部隊擒獲，慕容垂歷數他的罪狀之後殺了他，同時被殺的還有慕容永手下的公卿刁雲等三十多人。慕容永所統轄新舊八郡共七萬六千八百戶及他的車子、衣服、伎樂、珍寶等都被慕容垂所得，於是眾多的東西都齊全了。
慕容垂命令慕容農去攻佔河南，佔領了廩丘、陽城，太行、琅王牙諸郡的守將都拋棄城市逃散了。慕容農又攻佔了臨海，委任郡守以後，領兵回朝。慕容垂在龍城的祖廟裡宣告戰爭的勝利。
慕容垂派太子慕容寶以及慕容農與慕容麟等人率八萬大軍討伐魏國，又派慕容德、慕容紹帶領步兵、騎兵共一萬八千人為慕容寶的後續部隊。魏國聽說慕容寶將要到來，遷移到河西。慕容寶領兵到河岸，心中害怕，不敢渡河。退回駐紮在參合，忽然出現了大風黑氣，形狀像堤防，時高時低，覆蓋在軍營之上。僧人支曇猛對慕容寶說：「大風雲氣來得突然而猛烈，是魏軍將要到來的徵候，應該調兵抵擋它。」慕容寶笑笑，沒有採納他的建議。支曇猛堅持自己的意見，於是派慕容麟率領三萬多騎兵為後隊，以防非常事變。慕容麟以為支曇猛說的是假話，就縱騎遊獵，不一會，黃霧籠罩四野，日月失色，當夜魏軍掩殺過來，慕容寶的軍隊潰不成軍。慕容寶和慕容德等人帶領數千人馬衝出重圍逃去，才倖免於難，士兵生還者只有十分之一二，慕容紹死於亂軍之中。當初，慕容寶到幽州的時候，所乘車的車軸無故折斷。術士靳安認為這是凶兆，堅決勸慕容寶回軍，慕容寶大怒，不聽從靳安的勸告，所以落得慘敗。
慕容寶對參合的失敗非常遺憾，多次說魏國有可乘之機。慕容德也說：「魏國人倚仗參合之戰取得的勝利，大有欺侮太子的意圖，應當定下高明的策略，以滅他們的銳氣。」慕容垂同意了慕容德的意見，留慕容德守衛中山，親自率大軍從參合出發，鑿山開路，駐紮在獵嶺。派慕容寶與慕容農帶兵出天門，派征北將軍慕容隆、征西將軍慕容盛帶兵翻過青山，在平城襲擊魏國陳留公泥，並攻陷了平城，將三萬多魏人帶回國。
慕容垂回軍來到參合，看見往年打仗的地方屍骨堆積如山，設祭憑弔，死者的父兄同時號哭，軍士極度悲痛。慕容垂羞愧憤悶而吐血，因而病倒了，只得坐著馬車前進。走過平城以北三十里病情加重，修築燕昌城而回。慕容寶等人到了雲中，聽到慕容垂病重的消息，都領兵而回。慕容垂到平城以後，有叛逃的人前去告訴魏國人說：「慕容垂害病已死，裝屍的車就在軍中。」魏國人又聽到參合傳來的驚天動地的哭聲，就以為果真如此，於是派兵追趕，得知平城已被佔領，才不再追趕，退兵住在陰山。慕容垂到了上谷的沮陽，於太元二十一年(396)去世，當時他七十一歲，在位十三年。慕容垂死前留下命令說：「現在禍亂還很多，喪禮要一律從簡，早晨死，晚上就停柩，事情完畢就穿孝服，三日以後，脫去孝服，就治理政事。強敵總在尋找時機，希望你們秘密行事，不要發喪，到了京城再舉哀辦喪事。」慕容寶等人都遵照慕容垂的遺命行事。慕容寶追封慕容垂為成武皇帝，廟號世祖，墓叫宣平陵。