刘旦派孙纵之等十多批人，携带大量金银财宝、良马，贿赂盖长公主、上官桀、桑弘羊等人。上官桀等人还找人假冒燕王的名义上书，弹劾霍光，说他外出训练郎官和羽林军时，沿途禁止百姓通行，还让太官提前准备饮食；又提到“苏武出使匈奴二十年拒不投降，回国后才做了典属国；大将军长史杨敞没什么功劳，却被任命为搜粟都尉；霍光还擅自增调大将军府的校尉。他独断专行，恐怕有不轨之心。我刘旦愿意交还符玺，回京担任宿卫，以便监督奸臣的动静” 。他们趁霍光休假时上奏，打算由上官桀将奏章下发，再由桑弘羊联合其他大臣，一同逼迫霍光辞职。
然而奏章呈上后，汉昭帝却没有批复。第二天一早，霍光听说此事，便待在画室里，没有上朝。昭帝问：“大将军在哪里？”左将军上官桀回答：“因为燕王告发了他的罪状，所以不敢来。”昭帝下诏：“召大将军进来。”霍光进殿后，摘下帽子，磕头请罪。昭帝说：“将军戴上帽子！我知道这封奏书是假的，将军没有罪过。”霍光惊讶地问：“陛下怎么知道的？”昭帝解释道：“你去广明训练郎官，是最近的事；增调校尉到现在，也不到十天，燕王怎么可能这么快就知道？况且你要是想谋反，根本不需要增调校尉。”当时昭帝年仅十四岁，尚书和左右侍从听了都惊叹不已。果然，上书的人趁机逃跑了，朝廷下令紧急追捕。上官桀等人害怕事情败露，劝昭帝：“这点小事，不值得深究。”昭帝却没有听从。此后，只要有人诋毁霍光，昭帝就会生气地说：“大将军是忠臣，是先帝托付来辅佐我的，谁敢诋毁他，就治谁的罪！”从此，上官桀等人再也不敢说霍光的坏话了。
李德裕评价说：君主最高尚的品德，莫过于无比圣明，凭借明察秋毫识破奸计，那么众多邪恶之徒就无处遁形，汉昭帝就是这样的君主 。相比之下，周成王都有所逊色，汉高祖、汉文帝、汉景帝也比不上他。周成王听到管叔、蔡叔的流言蜚语，就迫使周公东征；汉高祖听说陈平离开魏国、背弃楚国，就想抛弃这位心腹大臣；汉文帝被季布醉酒使性难以亲近的说法迷惑，就把这位得力干将遣回郡里任职；又怀疑贾谊揽权扰乱朝政，就疏远这位贤才；汉景帝相信杀掉晁错就能平息叛乱，就诛杀了这位三公大臣。正所谓“心里充满疑虑，就会给谗言小人可乘之机”。要是汉昭帝能得到伊尹、吕尚那样的辅佐，那么周成王、周康王的盛世也比不上他开创的局面。
上官桀等人密谋让盖长公主设酒宴邀请霍光，埋伏士兵将其格杀，然后废掉汉昭帝，迎接燕王刘旦做皇帝。刘旦设置驿站传递书信，和他们相互通报消息，还许诺事成之后封上官桀为王，在外面联络了上千名郡国的豪杰。刘旦把计划告诉燕国丞相平，平说：“大王之前和刘泽谋划造反，事情还没办成就被发现，是因为刘泽向来爱吹嘘，还喜欢欺压别人。我听说左将军上官桀向来草率轻敌，车骑将军上官安年轻气盛又骄横，我担心他们会像刘泽那样事情办不成，又怕他们事成之后背叛大王。”刘旦说：“之前有个男子到宫门前，自称是以前的太子，长安百姓都跑去围观，喧闹得无法制止。大将军霍光害怕了，才出兵戒备，只是为了自保罢了。我是皇帝的长子，天下人都信任我，何必担心被背叛！”后来又对群臣说：“盖长公主传来消息，只担心大将军霍光和右将军王莽。现在右将军去世了，丞相又生病，咱们的事情肯定能成，很快就能接到征召进京了。”于是让群臣都收拾行装，准备出发。
上官安又谋划把燕王骗到京城杀掉，然后废掉昭帝，拥立上官桀做皇帝。有人问：“那皇后怎么办？”上官安说：“追逐麋鹿的猎狗，哪有功夫回头看兔子！况且我们是靠皇后才尊贵起来的，一旦皇上心意改变，到时候想做个普通百姓都不行。这可是千载难逢的好机会！”
不巧的是，盖长公主舍人的父亲、稻田使者燕仓得知了这个阴谋，就告诉了大司农杨敞。杨敞向来谨慎怕事，不敢声张，就称病卧床，把事情告诉了谏大夫杜延年，杜延年又上报给朝廷。 九月，皇帝下诏，让丞相率领中二千石官员追捕孙纵之以及上官桀、上官安、桑弘羊、丁外人等人，他们的宗族也全部被诛杀；盖长公主自杀。
燕王刘旦听说后，召见丞相平问：“事情败露了，现在发兵吗？”平说：“左将军已经死了，百姓都知道这件事，不能发兵了。”刘旦忧心忡忡，摆酒和群臣、妃嫔告别。这时皇帝下诏书斥责刘旦，刘旦用绶带自杀，王后、夫人跟随刘旦自杀的有二十多人。皇帝施恩，赦免刘旦的太子刘建，让他做平民，赐谥号为“刺王”。皇后因为年纪小，没有参与谋反，又是霍光的外孙女，所以没有被废掉。
冬，十月，朝廷论功行赏，封杜延年为建平侯，燕仓为宜城侯；原丞相征事任宫因为抓获上官桀，被封为弋阳侯；丞