有时战至酣时，他和部下都会脱去盔甲，与敌人短兵相接。

在其后的两年间，受到打击的孙恩重振旗鼓，先后杀死了卫将军谢琰和吴国内史袁山松。

到了隆安五年六月，孙恩率领十万将士进逼建康，一时京都震恐，居民荷担而立；其时刘牢之还在山阴（在今浙江绍兴），刘裕日夜兼程，与敌人同时到达建康。在与敌人的交战中，刘裕所领部队奋力拼杀，杀死杀伤敌人甚众。

后来孙恩知道刘牢之已回京都，就撤退了。

因屡立战功，朝廷任命刘裕为建武将军、下邳太守。这时候，出身寒微的武将刘裕总算有了一些地位了。

就在国家处于一片混乱的局面下，像其父桓温一样怀有不臣之心的荆州刺史桓玄早已蠢蠢欲动了，他不把朝廷放在眼里，私自安插亲属亲信把持国家要津，执政的司马元显不能忍受了。

皇帝是白痴，谁执政谁就可以下诏。孙恩刚刚退走，元兴元年（公元4o2年）正月司马元显就在心腹张法顺的怂恿下，下诏宣布讨伐桓玄：他自任元帅，以刘牢之为前锋。

但刘牢之心中怀2，他担心杀了桓玄，将来元显难以对付，于是在军中就派其子刘敬宣去桓玄处媾和，这样，桓玄没有费什么力气就进入了建康，然后杀了司马元显和张法顺等人，废黜司马道子，不久又毒死了他。

这回轮到桓玄下诏了。桓玄称诏，自任都督中外诸军事、丞相、录尚书事、扬州牧，兼领徐、荆、江三州刺史，假黄钺；以兄桓伟为荆州刺史，堂兄桓谦为尚书左仆射，桓修为徐、兖二州刺史，侄子桓石生为江州刺史，亲信谋主、长史卞范之为丹杨尹；随即又解了刘牢之的军权，只任命他为会稽内史。

不久前自己还是控制着京口以及江北地区的举足轻重的北府兵大将，一下子就被剥得几乎两手空空，刘牢之被逼得走投无路了，就想举兵反，但又无人响应，于是自缢而死，其子刘敬宣逃奔广陵。刘牢之的部将共同殡殓了他，然后护其丧归丹徒；桓玄听说了，就下令劈开他的棺材割了他的头颅，然后暴尸于闹市。

不久，桓玄出镇姑孰（在今安徽当涂，是建康西南门户），但朝政大事都去咨询他。

元兴二年（公元4o3年）九月，桓玄的亲信殷仲文、卞范之等劝已进号为大将军的桓玄早早受禅，并且已经撰写好了九锡文及册命。不几天，已经被桓玄遥控的朝廷册命桓玄为相国，总百揆，封十郡，为楚王，加九锡，楚国设置丞相以下百官。

到了十一月十七日，卞范之草拟好了皇帝禅位的诏书，派临川王司马宝去逼迫皇帝书写；二十日，皇帝临轩，派遣司徒王谧奉皇帝玺绶，禅位于楚，两天后安帝出居永安宫。随后，百官到姑孰劝进。十二月初三，桓玄在姑孰即皇帝位；初九日桓玄进入建康宫，随即把安帝放逐到寻阳（治所在今江西九江市西南）。

桓玄终于做了他的老父桓温在二十年前一直想做却没有做成的一件大事。

刘裕就等着这一天。