有謀士袁喬認為，兵分兩路，不好配合，如果有一路敗了，剩下一路孤軍深入，也不會有結果。不如全軍攜三日糧，輕裝齊進，以示必勝之心。將士必一鼓作氣，拿下成都。桓溫用了袁喬的意見，逃選精兵一萬三千名去攻成都，留下參軍孫盛和日楚帶兩千士兵在彭模守衛輜重。
桓溫走後，蜀軍李福帶兵來攻彭模，孫盛堅守不出，李福不能攻克。桓溫則與李權的軍隊相遇，李權接連吃了幾個敗仗，逃回成都。成都的鎮東將軍李位都覺得大勢已去，偷偷跑出來降了桓溫。桓溫在李位都的帶領下行軍速度更快。而昝堅來到犍為後才知道人家桓溫根本就沒有走這條路，於是立刻帶軍回撤去救成都。這時東晉軍已經快速來到成都附近的十里陌，在這個地方與昝堅打了一仗，昝堅被擊敗。
這時李福因攻不下彭模也已經退回成都，李勢城中尚有三萬兵馬，軍事力量也不弱。於是下令所有軍隊出擊，與晉軍在成都西南的笮橋大戰，竟然打敗了桓溫的突擊部隊，參軍龔護戰死，一直跑在前面的桓溫也被流箭射中跨下所騎的馬。
晉軍恐慌，便想退後，這時袁喬命鼓手猛擊戰鼓，並力催後邊計程車卒奮力向前，晉軍遂拼了命地向前沖，又把蜀軍擊敗，一直攻入城中。李勢帶著殘兵逃出成都，逃出不久後，又回到成都。這回不是反攻成都，而向桓溫投降。
東晉永和三年（347）三月，佔據蜀地四十六年的成漢國，到此滅亡。
桓溫在成都待了一個多月，留周撫鎮守成都，自己帶兵回到江陵，李勢等成漢的宗族都被送到建康。
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