被陈庆之攻克，元悰和元显恭弃城逃走，都被俘虏。之后元悰升任使持节、都督北华州诸军事、安西将军、北华州刺史，转任侍中、卫将军、金紫光禄大夫、骠骑大将军、左光禄大夫，又以骠骑大将军出任司州牧，天平二年二月壬午（535年3月24日），元悰升任太尉公，加侍中、录尚书事，天平三年五月丙辰（536年6月20日），元悰再任司州牧。兴和元年（539年），魏孝静帝元善见诏令侍中司徒公孙腾、司空公襄城王元旭、兼尚书令司州牧西河王元悰、兼太常卿及宗正卿元孝友等人接受诏令举行礼仪，从高欢在晋阳的丞相住宅中迎娶高皇后。之后元悰又加骠