州刺史桓玄，并以刘牢之为前锋。桓玄率军兵临建康时，刘裕请求进攻，但刘牢之不肯，反而想叛归桓玄。刘裕当时与何无忌极力谏止但都无效，刘牢之终向桓玄请降，桓玄亦顺利消灭司马元显的势力，掌握朝政。事后桓玄调刘牢之为会稽内史以削其军权，刘牢之图据广陵（今江苏扬州市）叛桓玄，但刘裕认为人心已去，事必不成而拒绝与刘牢之合作，最终刘牢之因失去僚属的支持而自杀。桓脩后以刘裕为其中兵参军，并于同年参与讨伐统领孙恩余党的卢循、徐道覆。当时桓玄诛杀了多名北府旧将，但刘裕仍领兵讨伐卢循部众，更获加任彭城内史。及至桓玄篡位后次年（