四月十三日（癸亥日），柳元景秘密到达新亭（今江苏南京西南），靠着山势修筑营垒。刚投降过来的人都劝柳元景尽快进攻，柳元景说：“不能这样。正义在我们这边，但光靠道义难以持久；叛军同伙会互相帮衬，我们贸然进攻又没有防备，反而会让敌人产生斗志。”
柳元景的营垒还没修好，刘劭的龙骧将军詹叔儿就探听到了消息，劝刘劭出兵攻打，刘劭没答应。四月十四日（甲子日），刘劭派萧斌统领步兵，褚湛之统领水军，和鲁秀、王罗汉、刘简之等人的精锐部队合计一万人，进攻新亭营垒；刘劭亲自登上朱雀门督战。柳元景提前对军中下令：“鼓声太频繁会让士气低落，呐喊太多会让力气耗尽；大家只需衔枚（嘴里叼着木棍防止说话）猛攻，全听我的鼓声行动。”刘劭的将士惦记着刘劭承诺的重赏，都拼死作战。柳元景的军队水陆两面受敌，士气却更加高昂，他把手下的勇士全都派去作战，身边只留几个人传达命令。刘劭的军队眼看就要攻破营垒，鲁秀却突然下令敲起收兵鼓，刘劭的士兵顿时停了下来。柳元景趁机打开营垒大门，擂鼓呐喊着反攻，刘劭的军队大败，很多人掉进秦淮河淹死。刘劭又率领剩下的士兵，亲自来攻打营垒，柳元景再次把他打得大败，这次杀死、打伤的叛军比之前更多，士兵们争相逃进死马涧，尸体把涧水都堵住了；刘劭亲手斩杀后退的士兵，也没法阻止溃逃。刘简之战死，萧斌受伤，刘劭只保住自己的性命，逃回皇宫。鲁秀、褚湛之、檀和之都向南投奔刘骏。
四月十六日（丙寅日），武陵王刘骏到达江宁。十七日（丁卯日），江夏王刘义恭单人骑马向南逃跑；刘劭大怒，杀了刘义恭的十二个儿子。
刘劭、刘濬又愁又急，没了办法，就用轿子把蒋侯（民间神只）的神像抬进皇宫，跪地磕头祈求保佑，还封蒋侯为大司马、钟山王；封苏侯神为骠骑将军。刘劭任命刘濬为南徐州刺史，和南平王刘铄一起担任录尚书事。
四月十八日（戊辰日），武陵王刘骏的军队驻扎在新亭，大将军刘义恭上奏表劝刘骏登基称帝。散骑侍郎徐爱在皇宫里骗刘劭，说要去追刘义恭，趁机投奔了刘骏。当时刘骏的军府刚建立，没人熟悉朝廷礼仪；徐爱一向精通这些，刘骏就任命他兼任太常丞，让他制定登基的礼仪流程。四月二十五日（乙巳日，此处日期疑误，应为四月下旬），刘骏即位称帝（宋孝武帝），宣布大赦天下。文武官员每人升一级爵位，参军作战的人升两级。改追谥去世的宋文帝为“文皇帝”，庙号太祖。任命大将军刘义恭为太尉、录尚书六条事、南徐州刺史。当天，刘劭也在皇宫里举行仪式，立太子刘伟之，宣布大赦，但只有刘骏、刘义恭、刘义宣、刘诞不在赦免范围内。四月二十六日（庚子日，日期疑误），刘骏任命南谯王刘义宣为中书监、丞相、录尚书六条事、扬州刺史；随王刘诞为卫将军、开府仪同三司、荆州刺史；臧质为骠骑将军、开府仪同三司、江州刺史；沈庆之为领军将军；萧思话为尚书左仆射。四月二十八日（壬申日），任命王僧达为右仆射；柳元景为侍中、左卫将军；宗悫为右卫将军；张畅为吏部尚书；刘延孙、颜竣都为侍中。
五月初一（癸酉日），臧质率领两万雍州士兵到达新亭。豫州刺史刘遵考派部将夏侯献之率领五千步兵、骑兵驻扎在瓜步（今江苏南京六合区东南）。
在此之前，孝武帝（世祖）派宁朔将军顾彬之率军向东进发，听从随王刘诞的指挥。刘诞派参军刘季之带兵和顾彬之一起向建康进军，自己驻守西陵（今浙江萧山西），作为后援。刘劭派殿中将军燕钦等人抵抗，双方在曲阿奔牛塘（今江苏常州奔牛镇）相遇，燕钦等人惨败。刘劭于是沿着秦淮河设置栅栏防守，又挖开破岗埭、方山埭（都是水利设施），断绝东边叛军的粮道和退路。当时城里的成年男子已经征调殆尽，刘劭就强征妇女来服役。
五月初二（甲戌日），鲁秀等人招募勇士攻打大航（秦淮河上的浮桥），攻下了它。王罗汉听说官军已经渡过秦淮河，立刻放下武器投降，沿河的叛军队伍接连溃散，兵器、战鼓、仪仗堆满了道路。当天夜里，刘劭关闭皇宫六座大门，在门内挖壕沟、设栅栏；城里一片混乱，丹阳尹尹弘等文武官员争相翻墙出城投降。刘劭在皇宫里烧毁皇帝的车驾和皇冠礼服。萧斌向自己统领的士兵下令，让他们都放下武器，自己从石头城举着白旗来投降；孝武帝下诏，在军营门口斩杀萧斌。刘濬劝刘劭装些金银财宝逃到海上，刘劭因为人心已经散了，没敢这么做。
五月初三（乙亥日），辅国将军朱修之攻克东府（建康城东部官署）；初四（丙子日），各路官军攻克台城，分别从各个城门进入，在皇宫大殿上会合，抓获王正见，把他杀了。张超之逃到合殿宋文帝曾经的御床旁，被士兵杀死，士兵们剖开他的肚子、挖出心脏，将领们把他的肉切成小块生吃。建平王等七位王侯哭着从被囚禁的地方