也率军东下，最后大破司马尚之。刘牢之认为司马元显无用，倒戈引桓军入建康。桓玄控制朝廷，诛杀异己，先后杀司马元显与道子，并夺取刘牢之兵权，诛戮部分北府将领，提拔北府将领刘裕。他最初有意革新朝廷，但最后豪奢纵欲，政令无常，渐失人心。403年桓玄篡位称帝，建国桓楚。隔年刘裕同北府旧将何无忌、刘毅举兵，收复建康，桓玄挟晋安帝西撤江陵。不久桓玄又率军东下，被刘毅击败，在逃往蜀地途中被冯迁所杀。而后桓振、桓谦又挟晋安帝反抗，刘裕直到405年肃清桓氏势力，得以迎晋安帝复位，掌控了朝廷。
刘裕篡晋.