桓温亦前进至枋头。桓温及后没有再进逼前燕，反希望以持久战坐取全胜。九月，因袁真无法开通石门以通水路运输，而前燕亦断了桓温粮道，桓温见战事不利而粮食又已尽，更听闻前秦援兵将至，于是烧船、弃辎重铠甲，自陆道撤退。途中遭前燕骑兵追击，损失三万余人；更被前秦军在谯郡击败，于是这次北伐以大败告终。
废帝立威.桓温北伐后，命人修筑广陵城池并移镇当地。又因北伐失败而感到十分羞耻，并将罪责推给未能开通石门水道的袁真。袁真不甘心被桓温诬以罪责，而上奏桓温罪状又不果，于是以寿春（今安徽寿县）叛归前燕。