在孙恩叛乱之时，因为被孙无终赏识，推荐到刘牢之麾下担任参军，在跟随刘牢之到达吴地后，刘裕率领数十人侦查孙恩起义军的军队动向，不巧却碰到了几千起义军，刘裕几十人对几千人并没有选择退缩，而是率众主动出击，一直等到援军到来，大胜起义军。
之后在刘裕跟随刘牢之三年的平叛孙恩的过程中，屡次充当先锋，战无不胜，刘裕的军事才干被挖掘出来，最终孙恩在刘裕的清缴下，不得不投海自尽，刘裕也彻底成为刘牢之手下不可多得的大将。
之后恒玄趁着东晋朝廷被孙恩起义消耗兵力，兵力空虚之时，起兵反叛，刘牢之在被恒玄夺得军权之后逃出害怕自杀，但是由于刘裕通过连年征战在北府军有一定的威望，让恒玄比较忌惮，不得不认命刘裕为中军参军。
