這個時候，慕容垂的一萬騎兵從後路發動了攻擊，漫山遍野向晉軍殺來。晉兵抵擋不住，潰散南逃，在南邊又遭到慕容德的伏擊。僅此一戰，晉軍死三萬人，傷兩萬，逃散者不計其數。桓溫來時所帶的八萬大軍，連輕傷士兵在內現在不到兩萬。
桓溫向南來到譙郡（今安徽蒙城縣西北三里），正遇上秦將苟池、鄧羌的軍隊。桓軍的敗軍哪裡打得過，又大敗而逃，一直逃到山陽以南才敢停下，再檢點人馬，僅餘三千。
慕容垂擊敗桓溫，威名大震，成為燕國最有威信的人。太傅慕容評更加嫉妒慕容垂。慕容垂為將士請功，慕容評認為他是邀買人心，壓著不辦；慕容垂請求邊境安排幾員重將，慕容評認為他是安插親信，也不答應。慕容垂本來是個好脾氣，此時也對慕容評有了很深的看法，便找慕容評論理，並利用自己的威信和人緣給慕容評施加壓力。
慕容評發覺慕容垂已經不好控制了，並且朝廷內外都心嚮慕容垂，於是向可足渾氏建議除去慕容垂。可足渾氏早有此意，於是二人開始尋找慕容垂的所謂罪行。
慕容恪的兒子慕容楷，慕容垂的舅舅蘭建得到訊息，急忙找到慕容垂，勸他先發制人，除去二人，掌握朝權。慕容垂道：&ldo;我不忍骨肉相殘，並成為亂臣。寧願死，不忍為。&rdo;
兩個人苦勸慕容垂，慕容垂最後道：&ldo;這樣吧，我離開京城遠走他鄉，其他的辦法，你們就不要提了。&rdo;蘭建只好道：&ldo;就算是走，也應當早走。否則等慕容評向你下手的時候，你就是想走也走不了了！&rdo;
於是慕容垂帶著老婆段氏，四個兒子慕容令、慕容寶、慕容農、慕容隆，兩個侄子慕容楷、慕容紹，舅舅蘭建，郎中令高弼等人，以外出打獵為名，離開京城，一出京城就直奔遼東的舊都龍城。
慕容評得知後立刻派西平公慕容強率一百名快馬騎兵去追。慕容強在範陽將慕容垂等人追上。
慕容垂呵斥慕容強，讓他回去。慕容強敬畏慕容垂，不敢捕他，但回去也無法復命，只好道：&ldo;我奉太傅之命來請您回去，不敢違令。&rdo;
慕容垂的世子慕容令大怒，拿著鐵槍就刺慕容強。慕容強不敢反抗，帶著人撤走。
慕容令對父親道：&ldo;太后和慕容評已經知道咱們要去龍城，一定還要派兵來追。燕國是不能待了，不如投奔秦國。&rdo;
慕容垂也苦於天下之大，無處容身，嘆道：&ldo;只能這樣了。&rdo;於是把馬蹄和車轍印都抹掉，改穿老百姓的衣服，從小路悄悄南下。路過鄴城，再到河陽（今孟州市）。在河陽過河的時候，因沒有通關文牒被守軍攔住，慕容垂沒辦法，只得亮出身份。這些官兵都很敬佩慕容垂，遂讓慕容垂渡河。但訊息很快傳到了鄴城，慕容評急忙派吳歸來追。
吳歸在閿鄉（今河南省西部靈寶市）追到慕容垂。吳歸本是慕容垂的老部下，有心放老領導一馬，於是假裝去捉慕容垂，卻暗示慕容垂砍他一槊。慕容垂於是打了吳歸幾下，吳歸假裝不敵敗逃。慕容垂遂進入秦國境內。
苻堅聽說慕容垂來投，急忙派鄧羌去接，把慕容垂迎入陝城，給他們換了衣服，洗了澡，剃了發，好吃好喝，殷勤招待，侍候得十分周到。然後又派專車來接，鄧羌親自護送，一路送到長安。剛到長安城東的灞上，就見秦王苻堅已經帶著文武百官出城來迎了。灞上距離長安城約二十里地，苻堅親自出城二十里來接，可見是元首級的高規格接待禮節。
苻堅見了慕容垂，拉著他的手道：&ldo;你來投我，是上天讓你來幫我定天下啊。你放心，如果成功，我將把你世封幽州，使你既不失為孝子，也不失為忠臣。&rdo;
王猛與慕容垂見面寒