等到燕军准备渡过长江时，徐辉祖仍率军在浦子口（今江苏南京浦口区）迎击，成功阻击燕军 。南军大将盛庸再战，遭遇大败，水师尽归于燕军，燕军于是得以渡江，攻克南京金川门（有说法认为此时徐辉祖还与开国公常升在金川门带兵抵抗 ），入主南京。
朱棣入南京后，徐辉祖留在父祠，不肯迎接朱棣，被下狱审问 。朱棣亲自召见询问，徐辉祖一言不发，始终没有推戴朱棣称帝的意思。法司逼迫他招供，徐辉祖振笔直书："中山王开国功臣子孙免死。"朱棣大怒，想要诛杀他，因其是元勋之后，且身为国舅，这才作罢。
之后，朱棣勒令徐辉祖返回私宅，革去他的俸禄和爵位 。一说在此后不久，徐辉祖被下狱禁锢。
