师离开关中，循洛水入黄河，再经汴水东还，沈林子就领水军至石门支援刘裕东归。回朝后，朝内议论要让沈林子都督一州八郡，但刘裕因为欣赏沈林子的才智而不愿他离开自己身边，不肯让他出镇。至义熙十四年（418年），刘义隆任西中郎将，荆州刺史，当时又有议论要派沈林子和谢晦作为刘义隆属官以作辅助，刘裕这次留住了谢晦，任命沈林子为西中郎中兵参军，领新兴太守。永初元年（420年），刘裕篡位，沈林子以佐命元勋而封汉寿县伯，同年刘义隆进镇西将军，沈林子亦转入镇西府，加建威将军、河东太守，后又转为镇西谘议参军。后沈林子因母亲去世