北魏太和十四（490年），冯太后病死，24岁的魏孝文帝元宏终于独自执掌了朝政。冯太后丧事处理完毕，他思谋进行的第一件大事，就是迁都洛阳。从道武帝定都平城已来，近百年间，形势发生了极大变化，北魏王朝早己成为北方惟一的最高的统一的政权。而平城偏居北边，不便于控御中原地区和向江南用兵，也不便于深入汉化和实行文治，还不免遭受北方柔然与荒年饥馑的威胁，故迁都之事，作为最高统治者，实在是不能不考虑的问题。
太和十七年（493年），孝文帝经过深思熟虑之后，开始着手安排迁都之事，他知“北人恋本”，直接提出迁都，肯定会遭到众人反对，于是采取了“外示南讨，意在谋迁”的办法，这年五月，他在明堂召集群臣，商讨南伐，试图采用占筮之卦的方法来统一意见，由于占筮得出的《革》卦内容与南作不符，未能达到预计效果。以尚书令、任成王拓跖澄为首的一批大臣认为《革》卦不吉利，反对南伐，孝文帝一时理穷。众人散后，孝文帝派人单独召见拓跋澄，屏退左右，对拓跋澄和盘托出他的计划，分析指出，自拓跋部定都平城已来，虽然完全占据北方，富有四海，然而平城“乃用武之地，非可文治”，如果进一步移风易俗，势将更难，因此打算借南伐之名，迁都中原。拓跋澄表示完全拥护，二人商定，仍然照孝文帝既定计划行事，借南伐之名，行迁都之实。
随后几月，孝文帝积极布置南伐。六月，他下令在黄河上架桥，以便让大军通过。七月，他又下令实行中外戒严，宣布南伐。八月，他命太尉拓跋丕、广陵王拓跋羽留守平城，亲自统率大军30万南下。九月，孝文帝抵达洛阳，命大军作短暂休息，自己则到西晋太学遗址参观《石经》。洛阳是汉、魏、西晋的故都，虽遭到战争的严重破坏，但仍然是中原政治与文化的中心地区，对决意深入汉化的孝文帝来说，此时更坚定了迁都洛阳的信念。从南伐大军离开平城，一直淋雨不止，使南伐将领更加丧失信心。这次南伐并没作长期准备，南齐政权也并非不堪一击，随军将领，大臣均知前景凶多吉少，因此当孝文帝又命令大军继续南进时，众人齐跪在孝文帝马前，请求停止南伐，大司马、安定公拓跋休等人甚至哭泣并以死相谏。这正是孝文帝所预计的，他乘机说：“大军出动一次不易，既出军不可无功，若不南伐，就得迁都洛阳。两者必须择一，要大臣立刻作出决定。拓跋部人多恋北土，不愿迁都，但因南伐极为凶险，毫无胜算，无人敢坚持南伐者，于是都选择迁都。全军齐呼万岁，迁都洛阳之事便这样决定了。孝文帝也知大臣内心实属勉强，事后他曾就此事征询卫尉卿、镇南将军于烈的意见，得到答案是是一半乐迁，一半恋旧。”
洛阳城早已破败，迁都洛阳之议决定后，大军就停止前进。孝文帝遣任城王拓跋澄还归平城，向留守官员宣布迁都之事。又命司空穆亮、尚书李冲与将作大匠董尔留守营建洛阳，又派于烈回去镇守平城。一切布置停当，孝文帝便离开洛阳，到河北等地去巡视郡县。直到次年十月，洛阳大体营建完毕，北魏才正式迁都。
迁都洛阳后，汉化的条件更为成熟，孝文帝接着又对鲜卑族风俗文化制度诸方面进行了一系列改革。
太和十八年（494年）十二月，也就是迁都后两月，为减少民族隔阂，孝文帝下令禁止鲜卑族人再穿鲜卑服装，一律改穿汉族服装。诏令宣布后，“国人多不悦”，只是害怕禁令，绝大多数鲜才换上汉装。也有少数鲜卑族人仍留恋鲜卑服装。有一次，孝文帝从前方回来，仍见京城鲜卑妇女有“冠帽而著小襦袄者”，或“仍为夹领小袖”的人还穿着鲜卑旧服。于是把留守京城的拓跋澄及其它官员训斥一顿，认为是他们知而不问，督察不严而引起的。老贵族拓跋丕不乐意变易旧俗，当朝廷大臣皆穿汉族衣冠议政时，惟独他一人身穿鲜卑服夹在中间，因他年老功高，孝文帝才不勉强。不过后来拓跋丕也“稍加冠带”，朝廷内外，汉族服装便逐渐取代了鲜卑服。
次年，孝文帝又下令禁止在朝廷说鲜卑语，也就是他对他弟弟咸阳王兄禧说的“自上古以来及诸经籍，焉有不先正名而得行礼乎，今欲断北语，一从正音”。具体规定：朝官年三十以上者，习性已久，可允许逐渐改变。三十以下者，如在朝廷不说汉语，仍旧说鲜卑语，就要被降爵或罢职、免职。北魏初进中原时，“军容号令，皆以夷语”。迁都后，孝文帝禁止朝官讲鲜卑语，时间长了，下层的鲜卑人也很少有人讲鲜卑语了。那些迁到洛阳来的“代北户”，有的后来甚至已听不懂鲜卑语。有些怀旧的人，还专门在拓部部人中教授鲜卑语，“谓之国语”。可见孝文帝的语言改革是十分成功的。语言和服装的改革，大大加快了北魏汉族与少数民族之间民族融合的步伐。同年，孝文帝又下诏规定，南迁洛阳的鲜卑人，死后只能葬在当地，不得送回代北。此令一下，那些南迁的代人，便都成为地道的河南洛阳人了。孝文帝此规定，显然是要割断“代北户”与故土的联系，断绝其客居洛阳的念头，使他们能长久定居中原。
转年，孝文帝又下诏改族的姓。在此之前，鲜卑人的姓氏多是由两个或三个字组成的复姓，如拓跋、尉迟、独狐、勿忸于、步六孤等。姓氏上的强烈差别，影响着鲜卑族与汉族的进一步融合。因此命令把鲜卑复姓改为汉姓。诏令说：“北人谓土为拓，后为跋，魏之先出于黄帝，以土德王，故为拓跋氏。夫土者，黄中之色，万物之元也；宜改姓元氏。诸功臣旧族自代来者，姓或重复，皆改之。”太祖以来的八大著姓也由此改为汉姓，如丘穆陵氏改为穆氏，步六孤氏改为陆氏，贺赖氏改为贺氏，独孤氏改为刘氏，贺楼氏改为楼氏，勿忸于氏改为于氏，纥奚氏改为嵇氏，尉迟氏改为尉氏。“其余所改，不可胜纪。”
紧接着，孝文帝又下诏命定族姓。孝文帝一向羡慕汉族的门阀制度，在中原地区，士族公认清河崔氏、范阳卢氏、荥阳郑氏、太原王氏为士族之首，号称“四姓”，孝文帝在承认四姓为汉族士族之首的基础上，又下令规定鲜卑拓跋的族姓，改变代人“虽功贤之胤，无异寒贱”的状况，把道武帝以来“勋著当世，位尽王公”的鲜卑贵族穆、陆、贺、刘、楼、于、嵇、尉八姓定为国姓，“勿充猥官，一同四姓”，记他们的地位与汉族崔、卢、郑、王四姓地位相当，享受同等的政治待遇。同时依据父祖官爵高低，对鲜卑其他人也划分了姓族等级，在鲜卑族内首次建立了本族的门阀世袭等级制度。
为使鲜卑贵族与汉族进一步融合，形成联合统治的局面孝文帝又利用皇帝的权威强令两族贵族联姻。他自己先取“衣冠所推”的范阳卢敏，清河崔宗伯、荥阳郑羲、太原王琼四姓之女充人后宫。另外陇西李冲家族虽非魏晋以来的显族，但也多是当朝权贵，“所结姻，莫非清望”，孝文帝也破格把李冲之女纳为夫人。陇西李氏也因此而上升让一流士族，与崔、卢、郑、王并列，“故世言高华者，以五姓为首”。他又特地为五个弟弟与汉族大姓联姻。下令：咸阳王元禧，聘陇西李辅女；广陵王元羽，聘荥阳郑平城女；颖川王元雍，聘范阳卢神宝女；始平王元勰，聘陇西李冲女；北海王元详，聘荥阳郑懿女。在这之前，咸阳王元禧，曾娶一个隶户之女为妻，因此受到孝文帝的严厉责备。由此孝文帝命令诸王，把以前所娶的妻子，皆降为妾媵。鲜汉两族联姻之风兴起后，汉族大姓也多有娶鲜卑贵族之女为妻的，最典型的是范阳卢氏，一门就娶了北魏三位公主，极为当时士族称羡。通过这种两族大姓的频繁的政治联姻，两族大姓之间的矛盾逐渐淡化，政治利益日趋相同，共同构成了北魏王朝的阶级基础与社会基础。
孝文帝的上述改革是成功的，但并非都一帆风顺。从上述改革初始，就遭到了部分鲜卑贵族的抵制和反对，甚或演化为武装反抗。迁都之初，拓跋部人就是“多所不愿”，迁都之后，还有相当大的保守势力反对汉化，对孝文帝的改革多次加以阻挠和破坏，这派以北魏鲜卑的元老穆泰、陆等人为代表。后来太子元恂也加入这一派。元恂在迁居洛阳后，总报怨河洛暑热，“常思北归”。孝文帝赐给他的衣冠，他不愿穿，“常私著胡服”。太和二十年（496年），乘孝文帝去嵩岳之机，他与左右密谋，“欲召牧马，轻骑奔代”，被人报告给其父，孝文帝将他囚禁，召见群臣说：“此小儿今日不灭，乃是国家之大祸”，毅然废掉其太子称号。同年冬，鲜卑贵族穆泰、陆与宗室元隆、元业、元超等人勾结，阴谋在平城起兵叛乱，另立新帝。孝文帝得讯，马上派任城王元澄率人速往平城，平定了这次叛乱。诛杀穆泰、元隆、元乙升、元超、陆等人。新兴公元丕知情不报，本也当死，孝文帝念他昔日功高，曾进他不死之诏，免其死罪，贬为庶民。其后，元恂又企图谋乱，孝文帝逼令他自杀。
孝文帝的改革过程充满了斗争，然而经过他的多项改革措施后，促进了北方地区社会经济的发展，拓跋部人也基本完成了封建化的艰难进程。从此之后，北方的民族大融合也上升到一个新的水平。
