及后孙恩再度侵扰三吴，参与讨伐的将领如刘牢之、高素之等人都放纵部下掳掠财物和人口，唯独刘裕军纪严明，绝不侵扰人民。沈田子那时仍躲在山中逃避追捕，因此特地去向刘裕自首。刘裕等人受沈林子的说话感动，就将他们一家都带到京口（今江苏镇江），并给他们住房。元兴三年（404年），刘裕起兵讨伐篡位的桓玄，沈林之亦参与其中，并在与刘裕攻下建康后就与兄沈田子东还吴兴报仇。二人在沈预于节日与宗族聚会时闯入，并斩杀沈预，屠其宗族，并以沈预的头颅到父祖墓前献祭。
屡次征战.沈林之当时得吴兴郡府任命