桓玄总是准备一艘快艇在旗舰旁，随时准备败走，于是众人都没有斗志。刘毅等乘风纵火，尽锐争先，桓玄部众大溃，烧毁辎重，乘夜逃遁。
郭铨到刘毅处投降。桓玄故将刘统、冯稚等聚党羽四百人袭破寻阳城。刘毅派建威将军刘怀肃讨伐平定。刘怀肃，是刘怀敬的弟弟。
桓玄挟持皇帝司马德宗，乘一艘舰艇向西逃走，留永安何皇后（司马聃的皇后）及王皇后（司马德宗的皇后）于巴陵。殷仲文当时在桓玄的船上，请求另乘一艘船去收集散卒，得到桓玄批准后，即刻背叛桓玄，带着两位皇后奔夏口，然后回到建康。
五月二十三日，桓玄与皇帝进入江陵。冯该劝他再次东下决战，桓玄不听，想要奔汉中，投奔桓希（时任梁州刺史），但是军心乖离沮丧，号令不行。
五月二十四日，深夜，桓玄准备妥当，计划出发，城内已乱，于是与亲近腹心一百余人乘马出城西走。到了城门，左右于暗中砍向桓玄，没有砍中，于是卫士们互相砍杀，尸体前后交横。桓玄仅得逃上船舰，左右分散，只有卞范之一人在侧。（注意：再次出现这种情况，造反之人一旦失势，大概率就是被自己身边人杀死。因为杀了他一人，就解决了所有人的问题。）