打刘裕，桓玄说：“刘裕的军队精锐，抱着必死的决心，如果我们出兵失利，他们的士气就会高涨，而我的大事就完了；不如把大军驻扎在覆舟山等待他们。刘裕的军队空跑二百里，没得到任何补给，锐气已受挫，突然见到我们的大军，必定会惊慌失措；我们按兵不动，坚守阵地，不与他们交战，他们求战不得，自然会溃散逃走，这是上策。”桓谦等人坚持请求进攻，桓玄才派顿丘太守吴甫之、右卫将军皇甫敷相继北上迎击。桓玄极为担忧恐惧，有人说：“刘裕等人是乌合之众，势力薄弱，肯定成不了事，陛下何必如此深忧！”桓玄说：“刘裕足以成为一代枭雄，刘毅家中连一石粮食的储备都没有，却敢在赌博中一掷百万，何无忌酷似他的舅舅刘牢之；他们共同谋划大事，怎能说成不了事！”
就在东晋战事如火如荼的进行时，黄河以西也在发生着大事，南凉王秃发傉檀畏惧后秦的强大，于是取消年号，撤销尚书丞、郎等官职，派遣参军关尚出使后秦。后秦王姚兴说：“你家君主（秃发傉檀任车骑将军）向我称臣归附，却擅自兴兵修筑大城，这难道是臣子该有的做法吗？”关尚说：“王公设置险要地形来守卫自己的国家，这是前代圣王的制度。车骑将军驻守偏远的藩地，靠近强大的敌寇，修筑城池不过是为国家加固边防，没想到陛下竟对此产生疑虑。”姚兴认为他说得对。秃发傉檀请求兼任凉州刺史，姚兴没有答应。
起初，袁真杀死朱宪，朱宪的弟弟朱绰逃奔桓温。桓温攻克寿阳后，朱绰挖开袁真的坟墓，鞭尸泄愤。桓温大怒，想杀死朱绰，因桓冲求情才赦免了他。朱绰像对待父亲一样侍奉桓冲，桓冲去世后，朱绰吐血而亡。刘裕攻克京口后，任命朱绰的儿子朱龄石为建武参军。三月戊午朔日（初一），刘裕的军队与吴甫之在江乘相遇。即将交战时，朱龄石对刘裕说：“我家世代受桓氏厚恩，不想用兵器与他们对抗，请求让我留在军队后方。”刘裕认为他有义气，便答应了他。吴甫之是桓玄的猛将，他的军队十分精锐。刘裕手持长刀，大声呼喊着冲锋，敌军纷纷溃败，当即斩杀吴甫之，进军到罗落桥。皇甫敷率领几千人迎战，宁远将军檀凭之战败身亡。刘裕越战越勇，皇甫敷将他包围了好几层，刘裕背靠大树顽强抵抗。皇甫敷说：“你想怎么死！”拔出长戟就要刺向刘裕，刘裕怒目喝斥，皇甫敷吓得后退。刘裕的部下很快赶到，用箭射中皇甫敷的额头，皇甫敷倒地，刘裕拔刀上前。皇甫敷说：“你有天命，我把子孙托付给你。”刘裕斩杀皇甫敷后，优厚地安抚他的子女。刘裕把檀凭之统领的军队交给参军檀祗。檀祗是檀凭之的侄子。
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，