二月二十九日，刘裕率二州之众一千七百人，进军至竹里（今江苏句容县北，南京近郊），移檄远近，声言益州刺史毛璩已定荆楚，江州刺史郭昶之奉迎主上反正于寻阳，镇北参军王元德等并率部曲保据石头，扬武将军诸葛长民已据历阳。
桓玄闻刘裕军至，移还上宫，召侍官皆入省中办事，处理政务。又加扬州刺史新安王桓谦为征讨都督，以殷仲文代桓修为徐、兗二州刺史。
桓玄召集众官商议如何抵敌，桓谦等请急遣兵攻击刘裕，桓玄叹了口气道：“北府兵锋甚锐，皆为亡命，我军与战，若有差池，则彼气成而我事去矣。不如屯大众于覆舟山以待之。敌空行二百里，无所得战，锐气已挫，忽见大军，必惊愕万分。我按兵不动，勿与交锋，彼求战不得，自然散走，此为上策也。”
桓谦笑道：“陛下何必示敌与弱，长其志气，灭己威风，我拥数万之众，不敢与千人一战，大楚岂不为天下笑，焉能安居建康。”
桓玄无语，乃遣顿丘太守吴甫之、右卫将军皇甫敷相继北上迎敌。然桓玄忧惧特甚。
桓谦不以为然道：“裕等乌合之众，兵微将寡，势必无成，陛下何虑之深！”
桓玄幽幽道：“刘裕足为一世之雄，无须多言。刘毅家无担石之储，而樗蒲一掷百万，其人可畏。何无忌酷似其舅牢之，勇健异常。此三人共举大事，何谓无成！”
三月初一，刘裕义军与吴甫之军相遇于江乘（江苏句容县北）。将战，参军朱龄石有些不好意思的对刘裕说道：“龄石世受桓氏厚恩，不欲以兵刃相向，乞在军后压阵。”
刘裕闻言，哈哈大笑道：“伯儿，诚不欺我，无妨，看我如何破敌。”遂许之。
朱龄石，字伯儿，沛郡人（今江苏沛县），世代为将。其祖父朱腾，曾任建威将军、吴国内史。伯父朱宪及朱斌，并为西中郎袁真将佐，朱宪为梁国内史，朱斌为汝南内史。大司马桓温伐袁真于寿阳，袁真因朱宪兄弟与桓温潜通，一并杀之。朱龄石父朱绰逃归桓温，攻战常一马当先，不避矢石。及寿阳平，袁真已死，朱绰不听号令，发棺戮其尸。桓温大怒，将斩之，桓温弟桓冲苦请得免。朱绰为人忠烈，受桓冲再生之恩，故事桓冲如父。及桓冲去世，朱绰悲伤过度，呕血而死。于是桓冲诸子待朱龄石如兄弟一般。
朱龄石初为殿中将军，常追随桓修兄弟左右，为桓修抚军参军，与刘裕相善。及刘裕克京口，归顺刘裕，刘裕任其为建武将军参军。而朱龄石弟朱超石为桓谦参军，此次兄弟二人对垒，故有朱龄石避战所请。
吴甫之，为桓玄骁将，其所率荆州兵甚为精锐。二阵对圆，刘裕也不搭话，手执长刀，大呼以冲之，北府兵皆紧紧跟随，奋勇向前。
荆州兵自东下以来，未逢劲敌，看到北府兵不顾性命冲来，尽皆胆寒，刘裕冲入阵中，左劈右砍，登时杀死十数人。西兵大骇，众皆披靡，吴甫之见势不妙，忙拨转马头，向后奔逃，刘裕紧催战马，赶上一刀结果了吴甫之性命。
刘裕率军进至罗落桥，罗落桥，今名石埠桥，位于南京城东，栖霞山北。皇甫敷率楚军数千人迎战，宁远将军檀凭之为义军先锋，与皇甫敷大战，不幸战死，应了韦叟预言，其部四散而逃。
刘裕率中军进战，双方战得难解难分，皇甫敷兵多，将刘裕军团团围住，围之数重，刘裕冲突不出，下马倚大树与楚军鏖战。
皇甫敷喊道：“你欲作何死！”催马上前，拔戟刺之，刘裕大喝一声，瞋目叱之，用刀将大戟挡开，顺势一刀劈来，皇甫敷吓了一跳，拨马躲开，远远看着刘裕。
忽然楚军右侧一阵大乱，原来檀赁之余部恰好退却至此，故杀入重围，檀道济见皇甫敷耀武扬威居中指挥，便弯弓搭箭，一箭射出，正中皇甫敷额头，皇甫敷疼得大叫一声，翻身落马，刘裕援刀直进，杀到皇甫敷近前，皇甫敷仰面朝天对刘裕道：“君有天命，定成大业，我死不足惜，当以子孙为托。”
刘裕点点头，挥刀斩之，后果真厚抚其孤。刘裕以檀凭之所领兵配参军檀祗（zhī），厚赏檀道济。
桓玄闻二将死，大惧，召诸道术人推算及为厌胜。又召集群臣问道：“朕其败乎？”
吏部郎曹靖之对曰：“民怨神怒，臣实惧焉。”
桓玄闻言，并无怪罪，而是奇道：“民或可怨，神何为怒？”
曹靖之回答道：“晋氏宗庙，飘泊江滨，大楚之祭，上不及祖，此其所以怒也。”
桓玄满脸怒气：“当初卿为何不谏？”
曹靖之道：“殿上诸位大臣皆以大楚为尧、舜之世，臣何敢言！”
桓玄默然，再派桓谦及游击将军何澹之屯东陵，侍中、后将军卞范之屯覆舟山西，众合二万，以抗义兵。
覆舟山，今名九华山，位于南京城北，玄武湖畔。因山形狭长，顶呈平行，两头渐低，如翻覆之舟，故名覆舟山。
三月初二，刘裕军饱餐战饭，食毕，悉弃其余粮，以示只进不归之意。
刘裕率军进至覆舟山东，使老弱登蒋山，多张旗帜为疑兵，数道并前，布满山谷。
桓玄侦候者还，禀告桓玄道：“陛下，大事不好，裕军四塞，不知多少。”
桓玄益加忧惧，再遣武卫将军庾赜（zé）之率精卒援诸军。
桓谦所率士卒多北府旧人，素畏服刘裕，莫有斗志。刘裕与刘毅等分为数队，进突桓谦军阵。刘裕又是身先士卒，将士皆殊死战，无不以一当百，呼声震动天地。
恰在此时东北风急，桓谦军处于下风，刘裕因风纵火，烟雾弥漫，鼓噪之音震动京城，桓谦不知刘裕军有多少，又无斗志，诸军遂大溃，桓谦诸将败回建康。桓玄先时虽遣军抗拒刘裕，而其走意已决，潜使领军将军殷仲文备舟于石头城下。待闻桓谦军败，遂率亲信数千人，声言赴战，将其子桓昇，其兄桓伟子桓浚出南掖门，准备逃命。
路上忽遇前相国参军胡藩，执其马鞚（马笼头）谏道：“陛下，今羽林射手犹有八百，皆为义战之士，西兵受桓氏累世之恩，而不驱令一战，殊为不智。一旦舍此，欲往何处安身！”
桓玄也不搭话，但举马鞭指天，意为此乃天意，非人力可逆转，然后拍马而走，西趋石头，与殷仲文等汇合，泛舟南下。
桓玄心情不愉，经日不食，仓促之间，舟上仅有粗茶淡饭，左右进膳，桓玄难以下咽，其子桓昇为安慰父亲，抱其胸而轻抚之，桓玄悲从中来，放声大哭。
刘裕率军进入建康，王仲德闻讯，抱其兄王元德子王方回站在路边等候刘裕，刘裕望见，于马上抱王方回与王仲德对哭。
入城后，刘裕即刻追赠王元德为给事中，任王仲德为中军参军。刘裕军暂时驻扎在桓谦故营，遣刘钟据东府。
三月初三，刘裕军屯驻石头城，立留台百官，焚桓温神主于宣阳门外，造晋新主，纳于太庙。刘裕又遣刘毅、何无忌等诸将向西追击桓玄，命尚书王嘏（gu）率百官前往浔阳奉迎安帝，诛桓玄宗族在建康者，如桓石康侄桓权，桓振兄桓洪等人。
刘裕又使其内弟臧熹入宫，收图书、器物，封闭府库。臧熹呈上查封清单，刘裕看到内中有大量金饰乐器，知臧熹素来喜爱音乐，便问臧熹道：“卿得无欲此乎？”意在赏赐。
臧熹正色道：“皇上幽闭，播越江湖，将军首建大义，勤劳王室，我虽复不肖，实无情于乐。”
刘裕笑道：“我聊以戏卿耳，不必当真。”三月初五，旧楚司徒王谧与众官商议推选刘裕领扬州刺史，刘裕认为己名望低微，固辞不受，于是仍以王谧为侍中、领司徒、扬州刺史、录尚书事，王谧也投桃报李，推举刘裕为使持节、都督扬、徐、兗、豫、青、冀、幽、并八州诸军事、徐州刺史，镇军将军，遂开府设吏，政事皆由此出。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。
刘裕初至建康，诸般大事处分皆委于刘穆之，仓猝立定，无不允中。刘裕遂托以腹心，动止皆咨于穆之。刘穆之亦竭尽所能，推心置腹，忠诚无二，无所隐瞒。
当时由于晋政宽纵，纲纪不立，豪族陵霸，小民穷困，加以司马元显政令无常，朝野疲敝。桓玄篡晋后，虽欲整治，而其性严苛，故法条繁密，众莫从之。
刘穆之斟酌时宜，随方矫正；刘裕以身作则，行以威禁；内外百官皆肃然奉职，不过旬日，朝政一新，风俗顿改。 当初，诸葛长民在豫州起事不成，为刁逵所执，关押数日后，将其装入槛车送往京师。车行至当利（安徽和县东南二十里）而桓玄失败消息传来，押解军卒为北府兵，于是共破槛（jiàn）车，放出诸葛长民，诸葛长民振臂一呼，率兵卒还攻历阳。
刁逵欲抵抗之，孰料手下闻桓玄败，四散而逃，刁逵无奈，弃城而逃。诸葛长民悬赏捉拿，刁逵为其属下所执，长民将其装入槛车，送至建康。刘裕将其斩首，子侄无少长皆死，唯赦其幼子给事中刁骋，承继刁氏香火，不至于灭族。未几，刁骋因涉谋反被诛，刁氏遂灭。
刁逵故吏将其侄子刁雍藏匿，后送至洛阳，投奔后秦，秦王姚兴任其为太子中庶子。后秦被灭，刁雍又投奔北魏，受到重用。
历阳光复，刘裕以魏咏之性素坚忍，可托大事，任为豫州刺史，镇守此地，另遣诸葛长民为宣城内史，长民心有不甘。
桓玄姐夫王愉，时任楚朝尚书左仆射，刘裕入京后，为安抚世家大族，加王愉为前将军，任王愉子王绥为荆州刺史。
王氏为江左冠族，王绥又少有重名，因刘裕起自布衣，在其微时，王愉曾轻慢过刘裕。今刘裕新得志，王家父子心不自安，乃招司州刺史温详过府商议对策。
温详曾任后燕太子洗马，后叛逃东晋，任济北太守，与其堂弟温攀，其子温楷率部防守黄河南岸，与慕容隆大战，被打得大败，逃归彭城。桓玄篡晋后，任其为司州刺史。温详素与刘裕无甚渊源，此刻也是惴惴不安。
王愉叹了口气道：“乌鸟一朝飞上枝头变凤凰。”
王绥应和道：“乌鸟善啄人目，父亲宜早防之。”
王愉看着温详道：“我王氏虽为江左大族，自武昌郡公（王敦）后不掌兵权，太阿倒持，如之奈何？”
温详微微一笑道：“刘裕初入朝，为笼络人心，所请无不允。茂和（王愉字）当推我为雍州，则里应外合，大事可成。”
王绥道：“恐不得君愿，我亦为荆州，然不任为都督某州军事，则一单车刺史耳，其能为乎？”
正说话间，突然从房梁上落下一物，众人定睛一看，竟是一颗血淋淋的人头，把众人吓得皆面无人色，四处寻找，不得其踪，温详见此情形，知谋已泄，不敢久留，匆匆离开。
果然，次日便有人上书密告王愉等人谋反，刘裕下令将王愉父子，及温详等人拿获，子侄数十人一并斩首。
王慧龙为王愉之孙，散骑常侍郎王缉之子。王慧龙自幼聪慧，王愉以其为诸孙之龙，故名慧龙。
及王愉合家见诛，王慧龙时年十四，为沙门僧彬所匿，因携之过江。渡口守军见其行色匆匆，王慧龙又未剃度，疑为王氏子孙，欲拿之。僧彬道：”此儿已拜我门下，此次我携之过江，令我师为之剃度，岂是王家子孙？”
兵卒道：“既是小师傅，且背诵一段经文。”
这个难不倒王慧龙，王慧龙清清嗓子，背了一段心经，兵卒信以为真，这才放他们过江。
渡江之后，僧彬遂西上江陵，依慧龙叔祖王忱故吏荆州前中从事习辟强。转过年来，荆州刺史魏咏之卒，习辟强与江陵令罗修、前别驾刘期公、土人王腾等谋举兵，推王慧龙为盟主，克日袭州城。而刘裕闻魏咏之卒，亦惧江陵有变，遣其弟刘道规为荆州刺史，众谋遂不成。
罗修等将王慧龙与僧彬北上襄阳投奔晋雍州刺史鲁宗之，鲁宗之不欲收留，给付川资，送王慧龙渡江，遂投奔姚兴。后秦亡，王慧龙又投奔北魏，后终成北魏名将，与宋为劲敌。