迁都洛阳后，元宏以雷霆之势推行了一系列全面而彻底的汉化改革措施，从政治、经济、文化、社会习俗等各个层面，推动鲜卑族与汉族的深度融合，其改革力度之大、范围之广，在中国历史上实属罕见。
在政治制度方面，元宏全面采纳南朝汉族官制，改革北魏原有官制体系，完善了官员的考核与监察制度，严惩贪腐行为。
他启用南朝流亡官员，提拔拥护改革的鲜卑贵族与汉族士人，形成了新的统治核心。
同时，元宏以法律形式强化门阀制度，规定鲜卑贵族中的穆、陆、贺、刘、楼、于、嵇、尉八姓与汉族士族中的崔、卢、李、郑、王等大族地位平等，均为一等姓氏，只有一等姓氏才能担任王公大臣，其他官职任免也需依据姓族高低判定。
这一举措虽在一定程度上保障了鲜卑贵族的利益，减轻了改革阻力，但也固化了社会阶层，对后世选官制度产生了深远影响。
在文化习俗方面，元宏推行了一系列极具标志性的改革措施。
太和十九年，他下令“断诸北语，一从正音”，规定朝廷官员上朝时必须使用汉语，禁止使用鲜卑语，三十岁以下官员若违令则免除官职，三十岁以上者可逐步改之；同时下令改穿汉服，废除鲜卑族传统服饰，规定无论鲜卑贵族还是平民，一律穿戴汉族衣冠。
太和二十年，元宏作出了一项影响深远的决策——改鲜卑姓为汉姓，他率先将自己的姓氏“拓跋”改为“元”，以示天下表率，随后诏令鲜卑诸姓皆改为汉姓，如丘穆陵氏改为穆氏、步六孤氏改为陆氏、贺赖氏改为贺氏等，共计一百一十八个鲜卑姓氏改为汉姓。
此外，元宏大力鼓励鲜卑贵族与汉人士族通婚，他自己率先迎娶汉族大族女子为妃，还为六位弟弟迎娶了汉族高门女子，通过婚姻纽带强化了胡汉贵族的联合，促进了民族融合。
在经济与文化教育方面，元宏继承并发展了冯太后时期的均田制与租调制，进一步鼓励农业生产，兴修水利，促进了北方经济的恢复与发展。
他重视儒学教育，在洛阳设立太学，征召天下博学之士担任博士，教授儒家经典，同时广泛收藏古今汉家典籍，推动了文化的繁荣。
元宏本人精通儒学经义，擅长诗文创作，常常与大臣们讲论经义、吟诗作赋，营造了崇尚汉文化的浓厚氛围。
此外，他推崇佛教，不仅完成了云冈石窟的修建，还下令在洛阳龙门山开凿石窟，即着名的龙门石窟，使佛教艺术与汉文化深度融合，留下了宝贵的文化遗产。
元宏的汉化改革，触及了鲜卑贵族的核心利益，遭到了以旧都平城为中心的保守势力的强烈反对。
太子元恂自幼生长于平城，深受鲜卑旧俗影响，对迁都洛阳与汉化改革极为抵触。
太和二十年，元宏外出巡游，元恂留守洛阳金墉城，因厌烦洛阳暑热，私自撕毁元宏所赐汉服，重新穿戴鲜卑服饰，还杀掉了规劝他的大臣高道悦。
元宏闻讯大怒，返回洛阳后立即将元恂废为庶人，流放河阳。
次年，元恂勾结旧臣企图起兵反叛，元宏果断下令将其毒杀，年仅十五岁。
太子谋反事件后，保守势力的反抗更加激烈。
北魏重臣穆泰暗中联络元隆、元超等鲜卑贵族，企图推举阳平王元颐为首领，在平城发动叛乱，推翻元宏的改革。
元颐佯装同意，暗中却将此事密告元宏。
元宏迅速采取行动，派遣大军前往平城镇压，将穆泰等人全部擒获下狱，随后诛杀了所有参与叛乱的贵族官僚，彻底肃清了保守势力的反抗，巩固了改革成果。
为了安抚部分鲜卑贵族的情绪，元宏也作出了一定妥协，特许鲜卑贵族可“秋居洛阳，春还部落”，但这一让步并未动摇汉化改革的根本。
在肃清内部叛乱的同时，元宏也积极拓展外交与军事势力。
他与高句丽、吐谷浑等国加强联系，册封其国君，建立了稳定的外交秩序；与西域诸国恢复通商往来，促进了经济文化交流。
对于南方的南齐政权，元宏既有文化上的向往，也有军事上的野心。
太和二十一年，元宏亲率二十万大军南伐南齐，先后攻占南阳、新野、南乡郡等地，歼灭南齐数万精锐，击败陈显达、崔慧景等名将，夺取沔北五郡，极大地拓展了北魏的南疆。
后因在樊城受挫，加之南齐明帝离世，元宏以“礼不伐丧”为由退兵。
长期的改革操劳与南征北战，耗尽了元宏的心力。
太和二十二年，元宏在北返途中听闻冯幽后（冯太后侄女）与男宠私通的消息，悲愤交加，一病不起。
太和二十三年三月，尚未痊愈的元宏不顾群臣劝阻，再次亲征南齐，途中病情持续加重，被迫下令北还。
同年四月初一，元宏在谷塘原行宫（今河南邓州东南）病逝，年仅三十三岁。