另一边，桓玄一边顺江而下，一边同样心里打鼓。他都怀疑自己的士兵敢不敢与朝廷大军作战，直到过了浔阳，还没有见到司马元显的人马，桓玄这才稳下心来，部队的士气也开始高涨起来。当桓玄抵达姑孰，击破了襄城太守司马休之和豫州刺史司马尚之后。司马元显更是没主意了，派使者向刘牢之询问战事。刘牢之也害怕，他一来担心桓玄手下有大批精兵强将，二来担心即便平定桓玄了，自己也会功高震主。所以刘牢之犹豫不决，消极怠工，磨磨蹭蹭地带着北府兵进驻建康西南的溧洲就止步不前了。
就在这时，桓玄派其刘牢之的族舅何穆来劝刘牢之说：“高鸟尽，良弓藏；狡兔殚，猎犬烹。文种、白起、韩信，这些都是前车之鉴。现在你的情况是，战败了则家族不保，战胜了也难逃满门抄斩的命运，倒不如与桓公联手，保有富贵。”刘牢之听了，觉得何穆所言有理，就打算派使者去向桓玄请降。
外甥何无忌和部将刘裕苦苦劝谏不要投靠桓玄，然而，自古以来能听进部下话的人很少。实际上，还是那句“高鸟尽，良弓藏；狡兔殚，猎犬烹”打动了刘牢之，跟谁不重要，利益最大化才最重要。最终，刘牢之还是派刘敬宣至桓玄营中请降。
刘牢之率北府兵投降后，这场战争实际上就已经结束了。桓玄大军沿江而下，司马元显退守建康。在建康，司马元显退无可退，只得硬着头皮在宣阳门外列阵迎战。可因为他的一退再退，军心早已混乱，晋军不战自溃。桓玄兵不血刃进入建康，抓住司马元显，将他和之前被俘的司马尚之一起杀死。
