兴三年（404年），刘裕起兵讨伐桓玄，任命袁湛为自己的谘议参军。后迁尚书吏部郎、司徒左长史、侍中，并以随同征讨桓玄的功劳而封晋宁县五等男。后又历任太尉长史，左民尚书，吏部尚书等职。后又外任吴兴太守，秩中二千石，任内处事和洽适当，得当地官民称许。后入朝补中书令，又曾外任吴国内史，亦秩中二千石。义熙十二年（416年）升尚书右仆射、本州大中正。同年以兼太尉身份与兼司空范泰一同授予刘裕宋公、九钖礼遇。其时刘裕正进行北伐，袁湛等人就随军至洛阳。当时众人在洛阳，范泰等人都认为他们任务还未完成，不应该拜谒洛阳的晋帝皇陵，