丁卯（二十八日），桓玄到姑孰（今安徽当涂），派他的将领冯该等攻打历阳（今安徽和县，胡三省注：豫州刺史治历阳），襄城太守司马休之环城固守。桓玄的军队阻断洞浦（今安徽和县东南，胡三省注：洞浦就是洞口，是魏曹休打败吕范的地方），焚烧豫州的舰船。豫州刺史谯王司马尚之率领九千步兵在浦上列阵，派遣武都太守杨秋屯驻横江（今安徽和县东南长江渡口），杨秋投降桓玄的军队。司马尚之的部众溃散，逃到涂中（今安徽滁州一带），桓玄抓获他。司马休之出战失败，弃城逃走。
刘牢之一向厌恶骠骑大将军司马元显，怕桓玄被消灭后，司马元显更加骄横，又怕自己功名越大，不被司马元显容忍；而且自恃有才能武力，拥有强兵，想借助桓玄除去执政者，再等待桓玄的空隙而自己夺取政权，所以不肯讨伐桓玄。司马元显日夜昏醉，以刘牢之为前锋，刘牢之多次上门，都见不到，等到安帝出城为司马元显饯行，才在公众场合相遇。
刘牢之驻军溧洲（今江苏南京西南长江中。溧水出溧阳县，在建康东南；司马元显派刘牢之西上击桓玄，不是这条路。《晋书·刘牢之传》作“洌洲”。又，桓冲从建康出发，谢安送到溧洲。宋武陵王讨元凶刘劭，四月戊午到南州；辛酉驻溧洲；丙寅驻江宁。现在船从采石东下，没到三山，江中有洌山，就是洌洲。洌、溧声音相近，所以又为溧洲。张舜民说：过三山十多里到溧洲，从溧洲过白土矶入慈湖夹。舜民《郴行录》说的是逆流的先后水程）。参军刘请求攻击桓玄，刘牢之不允许。桓玄派刘牢之的族舅何穆劝刘牢之说：“自古以来，拥有震慑君主的威势，身负无法赏赐的功劳而能自保的，有谁呢？越国的文种，秦国的白起，汉朝的韩信，都侍奉明主，为他们尽力，功成之日，还不免被诛杀，何况为凶暴愚蠢的人所用呢！您如今战胜则宗族倾覆，战败则全族灭亡，想以此安身何处呢！不如改变主意，就能长保富贵。古人射钩、斩袪，还不妨碍成为辅佐（胡三省注：齐桓公与子纠争国，管仲射齐桓公中带钩；子纠死，齐桓公释放管仲的囚禁而以他为相。晋献公派寺人披在蒲城讨伐公子重耳，重耳翻墙而逃，披斩断他的衣袖；重耳回国，披多次进忠言），何况桓玄与您没有旧怨呢！”当时谯王司马尚之已经失败，人心更恐惧；刘牢之很采纳何穆的话，和桓玄勾结。东海中尉东海人何无忌是刘牢之的外甥，和刘极力劝谏，刘牢之不听。他的儿子骠骑从事中郎刘敬宣劝谏说：“现在国家衰危，天下的重任在您和桓玄，桓玄凭借父亲、叔父的资历（胡三省注：桓玄的父亲桓温，叔父桓冲），占据整个楚地，割占晋朝三分之二的领土，一旦放纵他让他欺凌朝廷，桓玄威望形成，恐怕难以对付，董卓之变，将在今天发生（胡三省注：董卓事见五十九卷汉灵帝中平六年、献帝初平元年）。”刘牢之发怒说：“我难道不知道！今天攻取桓玄易如反掌；但平定桓玄之后，让我怎么对付骠骑将军（司马元显）！”三月，乙巳朔（初一），刘牢之派刘敬宣到桓玄那里请求投降。桓玄暗中想杀刘牢之，却和刘敬宣宴饮，陈列名人书画一起观赏，来安抚取悦他；刘敬宣没有察觉，桓玄的属吏们互相看着偷笑。桓玄用白版任命刘敬宣为咨议参军（胡三省注：没有朝廷任命，用白版授予）。
司马元显将要出发，听说桓玄已到新亭（今江苏南京南），弃船，退屯国子学，辛未（十七日），在宣阳门（今江苏南京宣阳门）外列阵。军中互相惊扰，说桓玄已到南桁（今江苏南京朱雀桥），司马元显率兵想回宫。桓玄派人拔刀跟在后面大喊：“放下武器！”军人都溃散，司马元显乘马逃入东府（今江苏南京东），只有张法顺一个骑兵跟随。司马元显向司马道子问计，司马道子只是对着他哭。桓玄派太傅从事中郎毛泰收捕司马元显送到新亭，绑在船前数落他；司马元显说：“是被王诞、张法顺误导了。”
壬申（十八日），恢复隆安年号。安帝派侍中到安乐渚（今江苏南京西南）慰劳桓玄。桓玄进入京城，称诏解除戒严，任命桓玄总领朝政，为都督中外诸军事、丞相、录尚书事、扬州牧、领徐、荆、江三州刺史，假黄钺（胡三省注：这时晋的领土全有荆、江、扬三州，徐州大多是侨郡，而京口是重镇，桓玄全部统领，完全控制晋朝；且将要夺取刘牢之的兵权，所以领徐州来控制）。桓玄任命桓伟为荆州刺史，桓谦为尚书左仆射，桓修为徐、兖二州刺史，桓石生为江州刺史，卞范之为丹阳尹（胡三省注：卞范之是桓玄的长史，主要谋士。丹阳是京城，所以让他为尹）。
当初，桓玄起兵，侍中王谧奉诏到桓玄那里，桓玄亲自以礼相待。等到桓玄辅政，任命王谧为中书令。王谧是王导的孙子。新安太守殷仲文是殷觊的弟弟（胡三省注：殷觊见一百九卷隆安元年），桓玄的姐姐是殷仲文的妻子。殷仲文听说桓玄攻克京城，弃郡投奔桓玄，桓玄任命他为咨议参军。刘迈去见桓玄，桓玄说：“你不怕死，还敢来？”刘迈说：“射钩、斩袪，再加上我刘迈就是三个。”桓玄高兴，任