桓玄听说吴甫之、皇甫敷两位将领战死，内心十分恐惧，便召集众多术士推算吉凶，并施行镇邪法术。他问大臣们：“我会失败吗？”吏部郎曹靖之回答说：“百姓怨恨，神灵愤怒，臣实在为此担忧。”桓玄说：“百姓或许会怨恨，神灵为什么会愤怒？”曹靖之回答说：“晋朝的宗庙牌位，漂泊在长江岸边，大楚的祭祀，连祖先都顾及不到，这就是神灵愤怒的原因。”桓玄说：“你为什么不早劝谏？”曹靖之回答说：“陛下身边的大臣都认为现在是尧、舜盛世，臣怎敢说这话！”桓玄听后沉默不语。他派桓谦和游击将军何澹之驻守东陵，派侍中、后将军卞范之驻守覆舟山西面，共集结两万兵力。
己未日，刘裕的军队吃完饭后，把剩余的粮食全部丢弃，进军到覆舟山以东。他让体弱的士兵登上山头，张开旗帜充当疑兵，分几路同时前进，旗帜布满山谷。桓玄的侦察兵回来报告说：“刘裕的军队到处都是，不知道有多少人。”桓玄更加担忧恐惧，派遣武卫将军庾赜之率领精锐士兵去支援各路军队。
桓谦等人的士兵大多是北府（京口）人，一向敬畏刘裕，没有斗志。刘裕与刘毅等人分成几队，冲锋突破桓谦的军阵；刘裕身先士卒，将士们都拼死作战，无不以一当百，喊杀声震动天地。当时东北风刮的非常猛烈，刘裕军队趁机放火焚烧敌营，浓烟火焰冲天，击鼓呐喊的声音震动京城，桓谦等各路军队彻底溃败。
桓玄当时虽然派兵抵抗刘裕，却已下定决心逃跑，暗中让领军将军殷仲文在石头城准备船只；听到桓谦等人战败的消息后，他率领几千名亲信，谎称要去迎战，随后带着儿子桓昇、侄子桓浚从南掖门逃出。途中遇到前相国参军胡籓，胡籓拉住马缰绳劝谏说：“现在宫中的羽林射手还有八百人，都是愿意为您死战的，西边的人蒙受您家几代的恩惠，不驱使他们打一仗，一旦放弃这里，您想去哪里安身呢！”桓玄不回答，只举起马鞭指向天空，接着鞭打马匹逃跑，向西奔向石头城，与殷仲文等人乘船向南逃走。他一整天没吃东西，手下人送来粗米饭，桓玄难以下咽，桓昇抱着他的胸口轻轻抚摸，桓玄悲痛得不能自已。
刘裕进入建康，王仲德抱着王元德的儿子王方回出来迎接，刘裕在马上抱着王方回，与王仲德相对而哭。他追赠王元德为给事中，任命王仲德为中军参军。刘裕在桓谦过去的营地驻扎，派刘钟占据东府。
庚申日，刘裕驻守石头城，设立临时朝廷机构“留台”，任命百官，在宣阳门外焚烧桓温的神位，重新制作晋朝祖先的神位，将之送入太庙。他派遣众将追击桓玄，尚书王嘏率领百官前往迎接晋安帝，诛杀留在建康的桓玄宗族。
随后，刘裕派臧熹进入皇宫，收缴图书、器物，封闭府库；发现有镶金的乐器，刘裕问臧熹：“你难道想得到这些东西吗？”臧熹神色严肃地说：“皇上被囚禁逼迫，流亡在外，将军您首举大义，为王室操劳，我即使不成器，也绝不会对乐器有想法。”刘裕笑着说：“我只是跟你开玩笑罢了。”臧熹是臧焘的弟弟。
壬戌日，桓玄的司徒王谧与众人商议推举刘裕兼任扬州刺史，刘裕坚决推辞，于是任命王谧为侍中、领司徒、扬州刺史、录尚书事；王谧又推举刘裕为使持节、都督扬、徐、兖、豫、青、冀、幽、并八州诸军事、徐州刺史，任命刘毅为青州刺史，何无忌为琅邪内史，孟昶为丹阳尹，刘道规为义昌太守。
刘裕刚到建康时，各项重大决策都委托给刘穆之，仓促之间制定的制度，没有不符合民心的。刘裕于是把刘穆之当作心腹，一举一动都向他咨询；刘穆之也尽心竭力，毫无隐瞒。当时晋朝政令宽松混乱，法纪不立，豪门大族横行霸道，百姓穷困窘迫，再加上司马元显执政时政令错乱。桓玄虽然想整顿，却制定了繁杂细密的法规，众人都不愿遵守。刘穆之根据实际情况斟酌调整，随时矫正弊端；刘裕以身作则，首先用威严的法令约束众人；朝廷内外百官都严肃地履行职责，不到十天，社会风气就有了明显改变。
起初，诸葛长民到豫州后，因延误期限没能按时起兵。刁逵抓住诸葛长民，用囚车将他押送给桓玄。走到当利时，桓玄战败，押送的人一起砸破囚车放出诸葛长民，诸葛长民返回历阳。刁逵放弃城池逃跑，被他的部下抓住，在石头城被斩首，他的子侄无论老少都被处死，只赦免了他的弟弟、给事中刁骋。刁逵过去的下属隐藏了他的侄子刁雍，把他送到洛阳，后秦王姚兴任命刁雍为太子中庶子。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。
当初，刘裕名声低微、职位低下，行为轻薄狡诈，世家大族都不愿与他交往，只有王谧看重他，对刘裕说：“你会成为一代英雄。”刘裕曾与刁逵赌博，没能按时缴纳赌债，刁逵把他绑在马桩上。王谧见到后，斥责刁逵并释放了刘裕，还替他还清了赌债。因此刘裕深深怨恨刁逵，而感激王谧。
萧方等（南朝史学家）评论说：蛟龙潜伏时，鱼虾也敢轻视它。所以汉高祖赦免雍齿，魏武帝宽恕梁鹄，怎么能因为平民时的恩怨，酿成帝王与臣子之间的裂痕呢！如今王谧身居高位，刁逵却家族覆灭，刘裕报恩报怨，心胸多么狭隘啊！
尚书左仆射王愉和他的儿子、荆州刺史王绥密谋袭击刘裕，事情泄露，被灭族；王绥的侄子王慧龙被僧人释彬隐藏起来，得以幸免。
此时，北魏因中原地区人口减少、经济萧条，下诏撤销户数不满一百的县。
丁卯日，刘裕迁到东府驻守。
桓玄到达寻阳，郭昶之给他提供器物用具和兵力。辛未日，桓玄逼迫晋安帝向西进发，刘毅率领何无忌、刘道规等各路军队追击。桓玄留下龙骧将军何澹之、前将军郭铨与郭昶之驻守湓口。
桓玄在途中亲自撰写《起居注》，叙述讨伐刘裕的事情，自称谋划策略没有遗漏，是各路军队违背调度，才导致失败。他一心专注于着述，没有时间与手下商议时事。《起居注》完成后，他还向远近各地展示。
丙戌日，刘裕声称接受晋安帝的秘密诏书，让武陵王司马遵以“承制”（代行皇帝职权）的身份总领百官事务，加授侍中、大将军，随即宣布大赦，只有桓玄一族不被宽恕。
刘敬宣、高雅之联合青州豪门大族和鲜卑族首领，谋划杀死南燕君主慕容备德，推举司马休之为主君。慕容备德任命刘轨为司空，十分宠信他。高雅之想邀请刘轨一起谋划，刘敬宣说：“刘公年老体弱，有在齐地安度晚年的想法，不能告诉他。”高雅之最终还是告诉了刘轨，刘轨没有同意。密谋泄露，刘敬宣等人向南逃跑，南燕人抓住刘轨并杀死他，追上高雅之，也将其杀死。刘敬宣、司马休之逃到淮河、泗水之间，听说桓玄战败，就前来归附东晋，刘裕任命刘敬宣为晋陵太守。
南燕君主慕容备德听说桓玄战败，便命令北地王慕容钟等人领兵准备夺取江南地区，恰逢慕容备德生病，此事才停止。
夏季四月己丑日，武陵王司马遵进入东宫居住，朝廷内外都对他恭敬有加；任免百官的文书称为“制书”，发布的指令称为“令书”。任命司马休之为监荆、益、梁、宁、秦、雍六州诸军事、领荆州刺史。
庚寅日，桓玄挟持晋安帝到达江陵，桓石康接纳了他们。桓玄重新任命百官，任命卞范之为尚书仆射。他自认为战败逃跑后，担心政令无法推行，于是更加严苛地制定刑罚，众人更加离散怨恨。殷仲文劝谏，桓玄发怒说：“现在因为众将不遵守军纪，天象也不吉利，所以才回到旧楚之地（江陵）；而这些小人纷纷胡乱提出异议！正该用严厉的手段纠正，不能施行宽纵的政策。”荆州、江州各郡听说桓玄流亡，有人上奏表慰问他的起居，桓玄都不接受，反而命令各地祝贺他迁都江陵。
起初，王谧是辅佐桓玄篡位的核心大臣，桓玄接受禅让时，王谧亲手解下晋安帝的玺绶；等到桓玄战败，众人认为王谧应当被处死，刘裕却特意保全了他。刘毅曾在朝会时，问王谧皇帝的玺绶在哪里。王谧内心不安，逃到曲阿。刘裕写信给武陵王司马遵，请求迎接王谧回来恢复职位。
桓玄的侄子桓歆带领氐族首领杨秋侵犯历阳，魏咏之率领诸葛长民、刘敬宣、刘钟一起打败他们，在练固斩杀杨秋。
桓玄派武卫将军庾稚祖、江夏太守桓道恭率领几千人到何澹之等人那里，共同驻守湓口。何无忌、刘道规到达桑落洲，庚戌日，何澹之等人率领水军迎战。何澹之平时乘坐的战船装饰着羽毛仪仗和旗帜，十分显眼，何无忌说：“贼寇首领肯定不在这艘船上，是想欺骗我们，应该尽快攻打它。”众人说：“何澹之不在里面，攻下它也没用。”何无忌说：“现在我们寡不敌众，作战不可能全胜，何澹之既然不在这艘船上，船上的士兵必定薄弱，我们用精锐兵力攻打，一定能攻下；攻下它，贼寇的气势就会受挫，我们的士气就会倍增，趁机逼近他们，一定能打败贼寇。”刘道规说：“好！”于是进军攻打并占领了那艘船，随即大声呼喊：“已经抓住何澹之了！”何澹之的军队顿时就陷入了混乱。何无忌的部下也信以为真，乘胜进攻何澹之等人，最终大败敌军。
何无忌等人攻克湓口，进军占据寻阳，派遣使者护送宗庙神主返回京城。朝廷加授刘裕都督江州诸军事。
桑落洲之战中，胡籓乘坐的战船被官军烧毁，胡籓穿着全套铠甲跳入水中，潜水三十多步，才得以登岸。当时去江陵的路已经断绝，他就返回豫章。刘裕一向听说胡籓为人忠诚正直，便征召他担任参领军军事。
这时，桓玄收拢荆州的兵力，不到三十天，就聚集了两万人，战船、武器装备十分充足。甲寅日，桓玄再次率领各路军队挟持晋安帝向东进军，任命苻宏为梁州刺史，担任前锋；又派散骑常侍徐放先行出发，劝说刘裕等人：“如果能撤军解甲，我会与你们重新开始，各自授予官职，保证你们不失名分。”
刘裕任命诸葛长民为都督淮北诸军事，镇守山阳；任命刘敬宣为江州刺史。
柔然可汗郁久闾社仑的堂弟郁久闾悦代大那谋划杀死社仑，没有成功，逃奔北魏。
后燕君主慕容熙在龙腾苑修建逍遥宫，房屋连在一起有几百间，还开凿了曲光海。当时正值盛夏，士兵得不到休息，中暑而死的人超过一半。
西凉世子李谭去世。
刘毅、何无忌、刘道规、下邳太守平昌人孟怀玉率领部众从寻阳向西进军，五月癸酉日，与桓玄在峥嵘洲相遇。刘毅等人的兵力不足一万人，而桓玄的士兵有几万人，众人都很畏惧，想退回寻阳。刘道规说：“不行！敌众我寡，强弱形势不同，现在如果畏惧退缩，必定会被敌军趁机进攻，就算退回寻阳，又怎能守住呢！桓玄虽然盗用名义自称雄豪，内心其实胆怯；再加上他已经战败逃跑过，部众没有坚定的斗志。在战场上决战，意志坚定的一方能取胜，不在于人数多少。”于是指挥部众率先前进，刘毅等人紧随其后。
桓玄常常在战船旁系着小船，以防战败逃跑，因此部众没有斗志。刘毅等人乘风放火，全军精锐奋勇争先，桓玄的军队大败，他烧毁辎重，连夜逃跑。郭铨向刘毅投降。桓玄过去的部将刘统、冯稚等人聚集四百名党羽，袭取并攻破寻阳城。刘毅派遣建威将军刘怀肃讨伐，平定了叛乱。刘怀肃是刘怀敬的弟弟。
桓玄挟持晋安帝乘坐单船向西逃跑，把永安何皇后和王皇后留在巴陵。殷仲文当时在桓玄的战船上，请求离开，乘坐别的船去收拢逃散的士兵，趁机背叛桓玄，侍奉两位皇后逃往夏口，随后返回建康。
己卯日，桓玄与晋安帝到达江陵。冯该劝说桓玄再次东下决战，桓玄不同意，想逃往汉中投奔桓希，但人心涣散，命令无法推行。庚辰日夜里，桓玄安排好出发事宜，城内却已大乱，他只好与一百多名亲信侍从骑马从城西逃出。到城门时，身边的人在暗中砍杀桓玄，但没有砍中，他的部下反而互相残杀，尸体横七竖八。桓玄勉强逃到船上，随从四处逃散，只有卞范之在身边。
辛巳日，荆州别驾王康产侍奉晋安帝进入南郡官署居住，太守王腾之率领文武官员担任侍卫。
桓玄准备前往汉中，屯骑校尉毛修之是毛璩的侄子，引诱桓玄进入蜀地，桓玄听从了他。宁州刺史毛璠是毛璩的弟弟，在任上去世。毛璩派他哥哥的孙子毛佑之和参军费恬率领几百人，护送毛璩的灵柩返回江陵。壬午日，他们在枚回洲遇到桓玄。毛佑之、费恬迎击桓玄，箭如雨下，桓玄的宠臣丁仙期、万盖等人用身体遮挡桓玄，都被射死。益州督护汉嘉人冯迁抽出刀，上前准备砍杀桓玄，桓玄取下头上的玉簪给他，说：“你是什么人，敢杀天子！”冯迁说：“我杀的是弑君叛国的贼寇！”于是斩杀桓玄，又杀死桓石康、桓浚、庾赜之，活捉桓昇押送到江陵，在街市上斩首。晋安帝在江陵恢复帝位，任命毛修之为骁骑将军。甲申日，朝廷宣布大赦，所有因畏惧逼迫而跟随叛逆的人，一律不予追究。戊寅日，将晋朝祖先神主送入太庙。刘毅等人传送桓玄的首级，悬挂在朱雀航上示众。
刘毅等人战胜后，认为大事已定，没有紧急追击桓玄残部，又遇到大风，船只无法前进，桓玄死后将近十天，各路军队还没到达江陵。当时桓谦藏匿在沮中，扬武将军桓振藏匿在华容浦，桓玄过去的部将王稚徽驻守巴陵，派人告诉桓振说“桓歆已经攻克京城，冯稚又攻克寻阳，刘毅等各路军队都已中途败退”。桓振大喜，聚集二百名党羽，袭击江陵，桓谦也聚集部众响应。闰五月己丑日，他们再次攻陷江陵，杀死王康产、王腾之。
桓振在行宫拜见晋安帝，骑马提戈，径直走到台阶下，问桓昇在哪里。得知桓昇已死，他怒目瞪着晋安帝说：“我桓氏家族哪里对不起国家，竟被如此屠灭！”琅邪王司马德文走下坐床说：“这哪里是我们兄弟的本意啊！”桓振想杀晋安帝，桓谦苦苦劝阻，桓振才下马，收敛怒容，行礼后退出。壬辰日，桓振为桓玄举办丧事，设立灵堂，追谥桓玄为武悼皇帝。
癸巳日，桓谦等人率领群臣向晋安帝进献玺绶，说：“陛下（指桓玄）效仿尧禅让给舜，如今楚朝国运不长，百姓之心又回归晋朝了。”任命琅邪王司马德文兼任徐州刺史，桓振为都督八州诸军事、荆州刺史，桓谦恢复侍中、卫将军之职，加授江、豫二州刺史，晋安帝身边的侍从，都是桓振的亲信。
桓振年轻时品行不端，桓玄不把他当作子侄看待。到这时，桓振感叹说：“桓公过去不早点任用我，才导致这样的失败。如果桓公还在，我担任前锋，平定天下不在话下。如今我独自做这些事，能回到哪里去呢？”于是放纵饮酒，沉迷美色，肆意杀人。桓谦劝说桓振领兵东下决战，自己驻守江陵，桓振一向轻视桓谦，不听他的建议。
刘毅到达巴陵，诛杀王稚徽。何无忌、刘道规分别在马头进攻桓谦，在龙泉进攻桓蔚，都打败了对方。桓蔚是桓秘的儿子。
何无忌想乘胜直接进军江陵，刘道规说：“兵法讲究进退有度，不能冒进。桓氏家族世代居住在西楚，部下都会为他们尽力；桓振勇猛冠绝三军，难以与他正面抗衡。我们暂且停战休整，养精蓄锐，再用计策牵制他，不愁不能攻克。”何无忌不听。桓振在灵溪迎战，冯该领兵与他会合，何无忌等人大败，战死一千多人，退回寻阳，与刘毅等人上书请罪。刘裕因刘毅负责统领各路军队，免去他的青州刺史职务。桓振任命桓蔚为雍州刺史，镇守襄阳。
柳约之、罗述、甄季之听说桓玄已死，从白帝进军，到达枝江时，得知何无忌等人在灵溪战败，也领兵撤退。不久，罗述、甄季之都生病去世，柳约之到桓振那里假装投降，想谋划袭击桓振，事情泄露，被桓振杀死。柳约之的司马时延祖、涪陵太守文处茂收拢残余部众，驻守涪陵。
六月，毛璩派遣将领攻打汉中，斩杀桓希，毛璩自己兼任梁州刺史。
秋季七月戊申日，永安皇后何氏去世。
后燕苻昭仪生病，龙城人王荣自称能治好她。苻昭仪去世后，慕容熙把王荣绑在公车门，将他肢解后焚烧。
八月癸酉日，朝廷将穆章皇后安葬在永平陵。
北魏设置六谒官，仿照古代的六卿官职。
九月，刁骋谋反，被处死，刁氏家族就此覆灭。刁氏一向富裕，家奴门客横行霸道，独占山林湖泽，是京口的祸患。刘裕分散刁氏的财产积蓄，让百姓根据自己的力气去拿，一整天都没拿完。当时各州郡遭遇饥荒，百姓依靠这些财物得以渡过难关。
乞伏乾归与杨盛在竹岭交战，被杨盛打败。
这时，西凉公李暠立儿子李歆为世子。
北魏君主拓跋珪亲临昭阳殿，改任和补充百官，召集朝廷文武大臣，亲自选拔，根据才能授予官职。爵位分为四等：王爵封给大郡，公爵封给小郡，侯爵封给大县，伯爵封给小县。官职品级从第一到第四，过去有功但没有爵位的旧臣，追封爵位；宗室中血缘疏远的人以及异姓世袭封爵的人，根据情况降低爵位。又设置五等散官，品级从第五到第九；文官中才能出众的秀才、武官中能担任将帅的人，品级也等同于第五到第九；百官有空缺时，就从散官中选拔补充。北魏的官名大多不用汉、魏时期的旧称，而是仿照上古的龙官、鸟官，比如把各部门的使者称为“凫鸭”，取其飞行迅速的意思；把负责侦察的候官称为“白鹭”，取其伸长脖子远望的意思；其他官名也都类似这样。
卢循侵犯南海，攻打番禺。广州刺史濮阳人吴隐之坚守一百多天。冬季十月壬戌日，卢循趁夜袭击，攻陷番禺，烧毁官府和百姓房屋，活捉吴隐之。卢循自称平南将军，代理广州事务。他收集尸体焚烧后的骸骨，合葬在洲上，共得三万多具骷髅。又派徐道覆攻打始兴，活捉始兴相阮腆之。
刘裕兼任青州刺史。刘敬宣在寻阳囤积粮食、修缮船只，始终没有放松防备，所以何无忌等人虽然败退，依靠他得以重新振作。桓玄的侄子桓亮自称江州刺史，侵犯豫章，被刘敬宣打败。
刘毅、何无忌、刘道规再次从寻阳向西进军，到达夏口。桓振派遣镇东将军冯该驻守东岸，扬武将军孟山图占据鲁山城，辅国将军桓仙客驻守偃月垒，兵力合计一万人，水陆相互支援。刘毅攻打鲁山城，刘道规攻打偃月垒，何无忌在长江中游拦截敌军，从辰时到午时，两座城池都被攻破，活捉孟山图、桓仙客，冯该逃往石城。
辛巳日，北魏宣布大赦，改年号为天赐，修建西宫。十一月，拓跋珪前往西宫，命令宗室设立宗师，八个部落（八国）设立大师、小师，各州郡也分别设立师官，负责辨别宗族亲疏，推荐有才能德行的人，职责类似魏晋时期的中正官。
慕容熙与苻皇后出游打猎，向北登上白鹿山，向东越过青岭，向南抵达沧海才返回，士兵被虎狼咬死和冻死的有五千多人。
十二月，刘毅等人进军攻克巴陵。刘毅号令严明，所到之处百姓安定喜悦。刘裕再次任命刘毅为兖州刺史。桓振任命桓放之为益州刺史，驻守西陵；文处茂打败桓放之，桓放之逃回江陵。
高句丽侵犯后燕。
戊辰日，拓跋珪前往豺山宫。
这一年，东晋百姓为躲避战乱，用襁褓背着孩子逃往淮北，路上接连不断。