青徐兖三州已经大致平定，只有建康和豫州二路，还没有发动。刘裕让刘毅写信报告他的哥哥，他的哥哥就是刘迈，收到刘毅的信，犹豫不决。送信的人周安穆，见刘迈迟疑，担心阴谋泄露遭受灾祸，匆匆告辞回去。刘迈正接受桓玄的任命为竟陵太守，想要连夜出行，希望能够避难，忽然收到桓玄的信，说：“北府的人情怎么样？你近来见到刘裕，他说了什么？”刘迈看完信，还以为桓玄已经察觉刘裕的阴谋，竟然默默等到天亮，自己去自首。桓玄顿时大为吃惊，当面封刘迈为重安侯，立刻命令卫兵出宫，逮捕王元德、辛扈兴、童厚之等人，在街市上一同处死。不久有人向桓玄诬陷刘迈，说刘迈放走周安穆，不免是同谋。桓玄于是把刘迈收押下狱，也判处死刑。刘迈也该死。
那刘裕已被众人推举，作为盟主，总督徐州军事，任用孟昶为长史，檀凭之为司马，当下号召徐兖二州的众人，得到一千七百人，出兵驻扎在竹里，向远近传发檄文，声讨桓玄。桓玄于是任命扬州刺史桓谦为征讨都督，并让侍中殷仲文，代替桓修担任徐兖二州刺史，一起抵御刘裕。桓谦请求发兵迅速攻击，桓玄皱着眉头说：“他们的军队很精锐，向我拼死作战，如果我们一旦受挫，大事就完了，不如屯兵在覆舟山脚下，以逸待劳，他们空行军到二百里之外，无法作战，锐气必定受挫。忽然看见我大军屯守，势必回头，我们再按兵坚守营垒，不与他们交锋，使他们求战不得，自然就散去了，这是今天的上策啊。”桓谦还是坚持之前的建议，坚决请求出战。桓玄于是请求顿邱太守吴甫之，右卫将军皇甫敷，向北攻击刘裕的军队。各军陆续出发，桓玄心里还带着惊慌，在宫中来回走动，彷徨不定。身边的人从旁劝慰说：“刘裕等人不过是乌合之众，势必不能成功，陛下何必如此多虑？”桓玄摇头说：“刘裕是当世的英雄，刘毅家里连一石粮食都没有，赌博却能一掷百万，何无忌酷似他舅舅，一起举大事，怎么能说不会成功？”说到这里，又想起从前不听妻子的话，懊悔不已。原来刘裕担任彭城内史，曾在桓修麾下，兼任中书参军。桓修曾经入京拜见桓玄，刘裕也跟着去了。桓玄见刘裕风骨不凡，称他为奇杰，对待他很优厚，每逢宴会，必定召刘裕入座。桓玄的妻子刘氏，从屏风后面窥见刘裕的相貌，说刘裕龙行虎步，顾盼非凡，将来一定不可控制，因此劝桓玄趁早除掉刘裕。桓玄想要依靠刘裕作为助力，所以始终没有听从，谁知道刘裕回到京口，果然纠集众人发难，成了桓玄的对头，桓玄怎能不悔？怎能不恨？但已经来不及了。刘寄奴王者不死，蛇神都拿他没办法，桓玄夫妇怎能杀得了刘裕。刘裕率领军队径直前进，攻克京口，任用朱龄石为建武参军。朱龄石的父亲朱绰，曾是桓冲的属吏，到这时朱龄石虽然接受刘裕的命令，自己说受桓氏厚恩，不想对桓氏动刀。刘裕赞叹他是义士，只是让他跟在后面的队伍，不让他在前面。行军到江乘，正遇到桓玄的将领吴甫之，带兵杀来。吴甫之向来号称骁勇，完全不把刘裕放在眼里，拍马向前，挺槊急进。刘裕军队的前队，被打倒了几个人，正在杀得兴起，突然有一员将领飞驰而来，厉声大喊道：“吴甫之敢来送死吗？”吴甫之没有仔细看，已经被来将用大刀一劈，砍落马下。各位看官知道是谁吗？原来就是刘裕。刘裕趁吴甫之不备，把他劈死，便杀散其余的人，进军罗落桥。对面有敌军列阵，是桓玄的将领皇甫敷。刘裕又想要亲自出去交战，只有司马檀凭之，纵马先出，与皇甫敷交锋，战了几十个回合，檀凭之力气不足，一个失手，被皇甫敷刺死。刘裕不禁大怒，自己出去接战，皇甫敷向来听说刘裕的名声，不敢轻易与他交手，只是指挥众人包围刘裕，把刘裕围了好几层。刘裕一点都不畏惧退缩，靠着大树，与皇甫敷力战。皇甫敷对刘裕喊道：“你想怎么死？”说着，就拔戟刺向刘裕。刘裕大喝一声，吓得皇甫敷倒退几步，不敢靠近。恰好刘裕的同党都来救援，击破皇甫敷的军队，皇甫敷解围想要逃走，刘裕命令军士一起放箭，射中皇甫敷的额头，皇甫敷受伤倒地，刘裕持刀向前，将要杀皇甫敷，但听皇甫敷凄惨地说道：“您得天命，我应该受死，只希望您能照顾我的子孙。”刘裕一面答应，一面下手斩杀皇甫敷，随即命令军吏优厚抚恤皇甫敷的家人，安抚孤寡，表明不会食言。并且因为檀凭之战死在军中，特地让他的侄子檀祗，代领遗留的部众，仍然进逼建康。
桓玄听说两员将领战死，更加惊心，急忙召集各位术士推算吉凶，并做厌胜诅咒等法术，并且问群臣道：“我难道就这样败亡吗？”群臣都不敢发言。只有吏部郎曹靖之大声说道：“百姓怨恨，神灵愤怒，我实在寒心。”桓玄惊惶地说：“百姓或许有怨恨，神灵有什么愤怒？”曹靖之说：“晋氏的宗庙，漂泊在江边，大楚祭祀不及祖先，怎么能不愤怒？”桓玄又说：“你为什么不先劝谏？”曹靖之说：“京城的君子，都说时逢尧舜，我怎么敢多言。”桓玄无话可答，只是长叹好几声。威风扫地。不久派桓谦出兵屯驻东陵，卞范之出兵屯驻覆舟山西，总共合兵二万人。刘裕到了覆舟山以东，让军士饱餐一顿，抛弃剩余的粮食，决心拼死一战，先让老弱残兵，登上高处张旗，作为疑兵，然后与刘毅等人分别组成几队，突进桓谦的阵营。刘毅和刘裕都身先士卒，拼死向前，将士们也踊跃跟上，喊声震天动地。恰好有大风从东北吹来，刘裕的军队正在上风，就放起一把火来，火随风势，风助火威，烧得桓谦部下，都变成了焦头烂额的活鬼，哪里还敢恋战，纷纷大败溃散。桓谦和卞范之，也像一溜烟似的逃跑了，苟且偷生。
桓玄因为两军交战，时常派遣侦察骑兵探听报告，侦察骑兵看到了疑兵，就返回报告说刘裕的军队到处都是，不知道有多少。桓玄急忙派遣武卫将军庾赜之，带领精兵，去支援桓谦的军队，暗中却让领军将军殷仲文，到石头城准备船只，以便逃走。忽然有探马跌跌撞撞地进来报告，说是桓谦、卞范之的两军，都已经溃败。桓玄急忙召集亲信几千人，仓皇出逃，口中还声称去作战，带着儿子桓昇和侄子桓濬，出南掖门。恰好遇到前相国参军胡藩，拉住桓玄的马劝谏阻止说：“现在羽林射手，还有八百人，不是亲信就是故旧，他们受到陛下累世的厚恩，应该肯效力，您却不驱使他们一战，偏偏舍弃这里离开，究竟哪里可以安身？”桓玄无暇回答，只是用鞭子向天一指，就策马向西跑去。跑到石头城，看到殷仲文已经准备好船只，就上船行驶。船中没有准备粮食，整日没有进食。等到行驶到百里之外，才从岸上找到粗粮，割芦苇做饭，大家才得以饱餐一顿。桓玄勉强取食，咽不下去，由儿子桓昇替他抚胸，惹得桓玄涕泪俱下，又担心追兵到来，直接前往寻阳去了。
只有建康城内，已经没有主子，司徒王谧等人，当然背叛桓玄，迎接刘裕进入都城。王仲德抱着王元德的儿子王方回，出城等候刘裕。刘裕接见后，就将王方回抱入怀中，与王仲德相对哭泣一场，当面任命王仲德为中兵参军，追赠王元德为给事中，然后将王方回交还给王仲德，率兵驰入都中。过了一天，移驻石头城，设立留台，让百官照常办事，取出桓温的神主牌位，到宣阳门外毁掉，另外建造晋室的新神主，奉入太庙。又派刘毅等人追击桓玄，所有桓玄的家族党羽，留在建康的，全部逮捕诛杀。再派部将臧熹入宫检收图书器物，封闭府库，臧熹一一收敛贮存，没有一点私心。刘裕于是倡议迎接皇帝，派尚书王嘏，率领百官前往寻阳，迎接安帝回来。王嘏和百官奉命离去，只有王谧留守留台，推举刘裕统领扬州军事。刘裕一再坚决推辞，让王谧担任扬州刺史，仍然兼任司徒，兼官侍中，录尚书事。王谧又推举刘裕都督扬、徐、兖、豫、青、冀、幽、并八州，兼任徐州刺史，刘裕就接受任命不再推辞。推辞扬州而不推辞八州，他的心意可想而知。当下任命刘毅为青州刺史，何无忌为琅琊内史，孟昶为丹阳尹，刘道规为义昌太守。凡是军国大事的处置，都委任刘穆之，匆忙办理，没有不就绪的，朝野一致信服。只有诸葛长民之前和刘裕约定，谋划占据历阳，事情还没有发动，被刺史刁逵得知，把他拘捕起来，用囚车送往建康。行进途中正有利，听说桓玄出逃，建康已经属于刘裕，解差乐得卖人情，打破囚车放出诸葛长民，返回奔向历阳。历阳的兵民，趁机反正，赶走刺史刁逵，刁逵弃城逃跑，正与诸葛长民相遇，再加上城中的兵士追来，无处逃避，只好下马被缚，由他们解送到石头城，一刀处死。他的子侄等人也都被杀，只有小弟弟给事中刁聘，有幸得到赦免。刘裕任命魏咏之为豫州刺史，镇守历阳，诸葛长民为宣城内史。先前刘裕年少贫贱，轻浮狡猾没有德行，名流大多不与他往来，只有王谧向来看重刘裕，曾对刘裕说：“您应当成为一代英雄。”刘裕也因此自负。恰好和刁逵赌博，输了钱不偿还，刁逵把他绑在树上，责令还钱，后来由王谧代为偿还，才得以释放刘裕。刘裕感激王谧越深，恨刁逵也就越厉害，到这时报恩报仇，才得以实现志向。只是桓玄篡位时，王谧确实帮助桓玄作恶，亲手解下安帝的玺绶，献给桓玄。见前文。当时舆论都认为王谧应当论罪处死，只有刘裕极力保全，王谧才得以平安。因私废公，终究是不对的。
桓玄逃到寻阳，想要休息一下，听说刘毅等人又追来了，他急忙胁迫安帝兄弟，以及何王二后，乘船西行。安帝被迁到寻阳，事见上文。留下龙骧将军何澹之，与前将军郭铨，刺史郭昶之等人，在湓口堵截。刘毅等人不能前进，尚书王嘏等人，无法迎接皇帝，只好回去报告刘裕。刘裕于是假称接受皇帝的密诏，迎接武陵王司马遵为大将军，暂时居住在东宫，秉承皇帝旨意行事。司马遵的父亲名叫司马晞，就是元帝的第四个儿子，受封武陵，由司马遵承袭爵位，留在建康，任中领军。桓玄篡位，降司马遵为彭泽侯，勒令他前往封地。司马遵刚出石头城，刘裕的军队就到了，于是退回府第，此时总揽朝政，称制大赦，只有桓玄一族，不在赦免之列。恰巧刘敬宣、司马休之，从南燕逃回，于是让司马休之担任荆州刺史，监督荆、益、梁、宁、秦、雍六州军事，刘敬宣担任晋陵太守。他们两人逃往南燕时，曾与刘轨、高雅之同行，见前文。后来想要密谋南燕王慕容备德，事情泄露向南逃奔，刘轨和高雅之被南燕兵追杀斩首，只有司马休之、刘敬宣得以逃脱，返回成为晋臣。司马休之奉命赴任，但此时的荆州，还被桓石康占据，怎么肯让给司马休之，再加上桓玄从寻阳赶来，当然迎接桓玄，与晋对抗。桓玄仍然称楚帝，就以江陵为楚都，眼看桓玄虽然失败，还有一段尾声。