司馬元顯急令劉牢之出戰。劉牢之遂率北府兵進駐溧洲，剛到溧洲不久，就和前來攻城的桓玄前鋒軍打了一仗。劉裕先帶兵出戰，擊敗楊秋軍隊，殺死楊秋。接著北府軍的何無忌，劉毅，沖入桓軍隊中廝殺，桓玄軍當即敗退。
劉牢之本當乘勝追擊，但卻收兵回營。劉裕、何無忌、劉毅都向劉牢之請兵去追，劉牢之沒有同意。在這關鍵的時候，劉牢之放了桓玄一馬，這說明劉牢之已經有了私心。
桓玄一直退兵到姑孰才敢駐軍，因為畏懼北府兵，不敢進兵。正在進退兩難間的時候，軍中從事何穆道：&ldo;劉牢之是我的外甥，昨日他打敗了你卻不追擊，其中必有緣故。我願去他軍中，說服他來投降。&rdo;桓玄遂派何穆去見劉牢之。
何穆見了劉牢之說道：&ldo;我前日見你陣前大勝，不但不為你慶賀，卻為你擔憂。所以我冒死前來，和你說說我的肺腑之言。&rdo;劉牢之問：&ldo;我有什麼可擔心的？&rdo;何穆道：&ldo;自古亂世之中，君臣能夠和諧相處的只有燕昭王和樂毅、劉玄德和孔明，然而那也是他們大業未成而早逝，如果一統天下之後，難保樂毅和孔明不遭殺身之禍。古語道：&l;鳥盡弓藏，兔死狗烹。&r;凡是功高震主，立下不賞之功的勛臣，沒有一個能夠保全自己的。越國的文種，秦國的白起，漢國的韓信，他們所追隨的都是明君，可是下場都很慘。何況你現在的主公卻一個是兇殘的司馬元顯，一個是愚笨的司馬德宗呢？像你現在的形勢，如果戰勝，元顯會猜忌你，恐怕全家都逃不了死罪；如果戰敗了，桓玄也不會饒恕你，根本沒有全身而退的道理。不如換個主公，倒可以長保富貴。&rdo;
劉牢之對桓玄和司馬元顯兩個人都不感冒，他有自己的小九九。他聽了何穆的一番話後，卻有了另一番想法：他想先借桓玄的力量除去元顯父子，然後再伺機除去桓玄，最終自己把持朝政。其實這個小九九，在他戰敗桓玄時就已經開始在盤算了。
劉牢之按照自己盤算好的想法，把自己的將軍寨移到岸上，經桓玄讓出水路。劉牢之的兒子劉敬宣勸說父親道：&ldo;現在國家衰弱，危在旦夕，您要讓桓玄入京的話，那桓玄就會成為當年的董卓。國家的命運，就掌握在你和桓玄的這次較量當中啊。&rdo;
劉牢之道：&ldo;我今日取桓玄易如反掌，但平定桓玄之後，我卻不能奈何元顯。&rdo;這是劉牢之的心裡話，但他並沒有掂量掂量自己的威德和地位。劉牢之打仗很在行，但政治上的事情並不是光靠打仗打得好就能解決得了。不管如何，劉牢之已經認定桓玄入京對自己只有好處沒有壞處，於是派何穆回去告訴桓玄放心進軍，他不會管這件事了。
卞範之聽了對桓玄道：&ldo;此是劉牢之慾借你的力量除掉司馬元顯。但事成之後，恐怕他會反過頭來對付你。&rdo;桓玄聽了，便有了除掉劉牢之的想法。當然，他表面上並不露出來，第二日桓玄大軍安全透過溧洲，並向劉牢之表示了感謝，然後直到新亭。
司馬元顯聽說劉牢之叛變，桓玄已率大軍到了新亭，他急忙駐守國子學。桓軍到南桁後，司馬元顯又退守內城。桓玄軍追到後，齊聲大喊：&ldo;放下武器！&rdo;司馬元顯的軍隊都很聽話，全部扔下武器逃了。司馬元顯急忙跑回家，這時只有張法順一個人跟隨他，其他人全部跑光。司馬道子正喝醉了睡覺，聽說兵變了，只會坐在床上哭泣，什麼辦法也沒有。很快桓軍闖入，將三人拿下，押到新亭。桓玄命令把三個人綁在船頭，便要入京殺死皇帝自立。
卞範之阻止他說：&ldo;現在京城周圍帶兵的藩鎮將領還是比較強的，劉牢之也在統兵一方等著尋找咱們的不是。民心尚沒有厭棄晉朝，如果太快了會出危險。晉