就在这时，太子刘劭密谋发动政变，弑杀刘义隆，篡位称帝。
南中郎典签董元嗣当时正从建康返回五洲前线，将刘劭弑逆的消息告知刘骏。
刘骏遂谋划起兵，准备讨伐刘劭。
刘劭篡位后，因刘骏手握重兵，对其非常忌惮。
他密谋致信给沈庆之，让沈庆之杀死刘骏，夺其兵权。
但沈庆之却根本无意帮助刘劭。他求见刘骏，将刘劭的密信呈上。
刘骏误以为沈庆之是要杀死自己，哭着请求在死前能与母亲诀别。
沈庆之向刘骏表明心迹，表示是要辅顺讨逆。
刘骏连称家国安危，在于将军，让沈庆之召集军队，进行军事部署。
主簿颜竣得知刘骏欲举兵讨逆，认为此时起兵并非良机，建议先联合四方藩镇，结果遭到沈庆之的厉声呵斥。
刘骏忙斥退颜竣，命沈庆之继续安排起事。
“沈庆之整备军队，不到十天便将起事之事全部安排妥当，时人都认为是有神兵相助。”
“不久，刘骏率军返回江州，顺江东下，向建康进发。”
“沈庆之被任命为征虏将军、武昌内史、南中郎司马，亦随大军东讨。”
“刘骏一路长驱直进，很快便逼近建康，并接受沈庆之、柳元景等诸将的劝进，于新亭称帝，史称宋孝武帝。”
“他大封功臣，以沈庆之为领军将军、散骑常侍。”
“不久，刘骏攻破建康，擒杀刘劭，讨平刘劭之乱。”
“沈庆之因功改任使持节、都督南兖豫徐兖四州诸军事、镇军将军、南兖州刺史，出镇盱眙。”
“并进封南昌县公，食邑三千户，后又移镇广陵。”
“孝建元年，荆州刺史南郡王刘义宣联合江州刺史臧质、豫州刺史鲁爽，起兵叛乱，同攻建康，朝野震动。”
“刘骏忙召沈庆之入朝，让他率部屯驻武帐岗，守御京师六门。”
“当时，鲁爽驻军大岘。”
“左军将军薛安都渡江征讨鲁爽，却因历阳太守张幼绪怯战，失利而回。”
“刘骏遂命沈庆之赶赴江北，统率诸军总督战事。”
“鲁爽本欲与臧质会师，但却一直没有等到臧质，以致粮草匮乏。”
“他听闻沈庆之北上督战，决定退守根据地寿阳，遂拔营撤退。”
“薛安都率轻骑追击，最终在小岘将鲁爽斩杀。”
“不久，沈庆之督军攻取寿阳，讨灭江北叛军。”
“因功进拜镇北大将军、都督青冀幽三州诸军事，并获赐鼓吹一部。”
“刘义宣此时已与臧质联军东进，攻至鹊头。”
“沈庆之将鲁爽首级送到刘义宣军中，极大地打击了叛军的士气。”
“就在当年的六月，刘义宣、臧质兵败于梁山洲，相继被杀。声势浩大的刘义宣叛乱至此彻底平定。”
“刘骏论功行赏，加授沈庆之为开府仪同三司。”
“沈庆之上疏力辞，又被改封为始兴郡公。””
“孝建二年，沈庆之以年满七十为由，上表请求致仕。”
“刘骏改授沈庆之为侍中、左光禄大夫、开府仪同三司。”
“但沈庆之不肯接受任命，前后数十次上表推辞，都被刘骏拒绝。”
“不久，沈庆之自广陵入朝，向刘骏当面请辞。”
“他援引张良退隐的例子，再三要求致仕，情绪激动时更是涕泪横流。”
“刘骏无奈，只得免去沈庆之的所有官职，以郡公的身份还居私第。”
“大明元年，刘骏又打算起复沈庆之，但仍被沈庆之所拒绝。”
“大明三年四月，竟陵王刘诞在广陵叛乱。”
“刘骏忙起复沈庆之为使持节、都督南兖徐兖三州诸军事、车骑大将军、开府仪同三司、南兖州刺史，让他率军赴江北平叛。”
“刘诞听闻沈庆之北上，因门客沈道愍与沈庆之同宗，便让沈道愍去劝降沈庆之，并赠沈庆之玉环刀一口。”
“沈庆之却将沈道愍赶回，并历数刘诞的罪行。”
“他继续向广陵进发，很快便抵达广陵城下。”
李清照：沈庆之担心刘诞叛投北魏，便将军队驻扎在广陵十八里外的白土，以切断其北逃之路。
当时，兖州刺史沈僧明遣军助战。
豫州刺史宗悫、徐州刺史刘道隆也相继率部赶至，将广陵城重重包围。
刘诞见朝廷大军云集，果然率步骑数百人弃城北逃。
但部众刚刚行出十余里便不愿再走，沈庆之部将武念也率部追至。
刘诞只得退回广陵，继续坚守城池。
刘骏为了尽快平叛，又将右卫将军垣护之、左军将军崔道固、屯骑校尉庞番虬、虎贲中郎将殷孝祖由宋魏前线调至广陵，皆受沈庆之节度。
沈庆之随即进逼广陵，驻于洛桥西，但因正逢大雨而未能攻城。
刘诞仍想拉拢沈庆之，遣人送粮草给他。
沈庆之拒而不收，全部焚毁。
刘诞又从城上投下函表，让沈庆之转呈刘骏。
沈庆之仍不接受，并重申自己奉诏讨贼的决心。
沈庆之在城外填平沟壑，整修攻道，备好行楼等攻城器具，随时准备对广陵城发起进攻。
他还在西南方的桑里修筑三座烽火台，并与刘骏约定，一旦破城便举烽火传讯。
但当时正逢雨季，每日阴雨不断，沈庆之始终未能组织起攻势。
刘骏见战事毫无进展，指使御史中丞庾徽之奏免沈庆之官职，一面又下诏表示不予追究，以此激发沈庆之的斗志。
沈庆之直到当年七月方才组织起攻势，率诸军攻破了广陵城，将刘诞杀死，传首于建康。
当时，刘骏欲尽屠尽城中百姓，因沈庆之力谏，改为五尺以下全之，女口为军赏，男丁杀为京观。
不久，刘骏进拜沈庆之为司空，因其力辞，又依照西晋密陵侯郑袤的旧例，允许他朝会位次司空，门施行马，以示尊崇。
大明四年，西阳五水蛮再次叛乱。
刘骏又将平叛重任交给沈庆之，让他以郡公的身份统领诸军。
沈庆之经过一年多的攻战，将叛乱悉数平定，俘获蛮民数万人。
464年，孝武帝驾崩，命沈庆之与柳元景等担任顾命大臣，并留遗言。
太子刘子业继位后，赐沈庆之几案、手杖、三望车，他都推辞不肯接受。
柳元景等人因刘子业继残暴昏庸，密谋废黜刘子业，改立刘义恭为帝，并将此事告诉沈庆之。