阳太守。永和十年（354年），桓沖跟随桓温北伐前秦，更在白鹿原击败苻雄。战后因功迁都督南阳、襄阳、新野、义阳、顺阳、雍州之京兆及扬州之义成七郡军事、宁朔将军、义成新野二郡太守，镇襄阳。永和十二年（356年），桓沖再随桓温北伐，最终姚襄兵败逃走，据有洛阳的周成投降，收复洛阳。桓沖因功进号征虏将军，于升平四年（360年）赐爵丰城公。
出刺江州.不久，桓沖迁振威将军、江州刺史、领镇蛮护军、西阳、谯二郡太守。然而在兴宁元年（363年），原本在桓温北伐时投降的姚襄旧将张骏趁桓沖在江陵而未到江