表求以儿子庾爰之接掌荆州，作为自己继任者。但辅政的何充则推荐桓温，桓温于是于当年获升任安西将军，持节都督荆司雍益梁宁六州诸军事、领护南蛮校尉、荆州刺史，代替庾氏镇守荆州。
平灭成汉.永和二年（346年），桓温趁成汉内部不稳，汉主李势荒淫无道令国家衰弱，决心征伐。当年十一月就上表朝廷，并立刻率领益州刺史周抚、南郡太守谯王司马无忌和建武将军袁乔等进攻成汉。当时朝廷内部多数都认为蜀地险要偏远，而且桓温兵少而深入蜀境，都为他担忧。次年三月，桓温进兵至彭模，并听从袁乔全军进击，只带三日粮食直