三月十二日（庚辰日），王僧辩督率各路军队抵达张公洲；三月十三日（辛巳日），趁涨潮进入秦淮河，进军到禅灵寺前。侯景召来石头津主张宾，让他把秦淮河及长江口的战船都用石头拴住沉底，堵塞淮河口；又沿着淮河筑城，从石头城到朱雀街，十几里内，城楼城墙相连。王僧辩向陈霸先问计，陈霸先说：“之前柳仲礼几十万军队隔河扎营，韦粲在青溪，始终不敢过河，叛军登高远望，我们的虚实全被看清，所以能打败我们。现在要包围石头城，必须渡过北岸。众将要是不敢打头阵，我请求先去筑营栅。”三月十四日（壬午日），陈霸先在石头城西边的落星山筑营栅，各路军队依次连接筑起八座营城，一直延伸到石头城西北。侯景怕西州（今江苏南京西南）的退路被切断，亲自率领侯子鉴等人也在石头城东北筑五座营城，阻拦大路。侯景派王伟等人驻守台城。三月十七日（乙酉日），侯景杀了湘东王的世子萧方诸、前平东将军杜幼安。
刘神茂被押到建康，三月十八日（丙戌日），侯景下令准备大铡刀，先铡刘神茂的脚，一寸寸往下铡，直到头部（凌迟处死）。留异表面上和刘神茂同盟，暗中却和侯景勾结，所以得以幸免。
三月十九日（丁亥日），王僧辩进军到招提寺北，侯景率领一万多士兵、八百多匹精锐骑兵，在西州西边列阵。陈霸先说：“我们人多、叛军少，该分散他们的兵力，以强打弱；为什么要让他们集中精锐，跟我们拼命！”于是命令众将分兵布阵。侯景冲击将军王僧志的阵脚，王僧志的军队稍退，陈霸先派将军安陆人徐度率领两千名弓箭手横截叛军后路，侯景的军队才后退。陈霸先和王琳、杜龛等人率领铁骑趁机冲锋，王僧辩率领大军跟进，侯景的军队战败撤退，退到营栅固守。杜龛是杜岸哥哥的儿子。侯景的仪同三司卢晖略驻守石头城，打开北门投降，王僧辩进城占据石头城。侯景和陈霸先拼死交战，侯景率领一百多骑兵，扔掉长矛拿刀，左右冲锋。陈霸先的军阵纹丝不动，叛军最终大败，各路军队追击到西明门。
侯景逃到宫阙下，不敢进台城，召来王伟责备说：“你让我称帝，今天害惨我了！”王伟答不上来，绕着宫阙躲藏。侯景想逃走，王伟拉住他的马缰绳劝道：“自古以来哪有背叛天子的！宫里的卫士，还足够打一仗，放弃这里，你要去哪里？”侯景说：“我过去打败贺拔胜、攻破葛荣，在黄河以北扬名；渡过长江攻占台城，降服柳仲礼易如反掌；今天是老天要亡我啊！”接着抬头望着宫阙石牌，叹息了很久。他用皮袋装着在江东生下的两个儿子，挂在马鞍后，和房世贵等一百多骑兵向东逃走，想去吴地投奔谢答仁。侯子鉴、王伟、陈庆逃向朱方（今江苏丹徒）。王僧辩命裴之横、杜龛驻守杜姥宅，杜崱进城占据台城。王僧辩不约束士兵，士兵抢掠百姓，男女老少被剥得精光，从石头城到东城，路上全是哭喊的人。当晚，士兵失火，烧毁太极殿及东西堂，珍宝器物、仪仗、御车全被烧光。
三月二十日（戊子日），王僧辩命侯瑱等人率领五千精锐追击侯景。王克、元罗等台城旧臣在路上迎接王僧辩，王僧辩慰劳王克说：“辛苦你了，侍奉夷狄君主（指侯景）。”王克答不上来。王僧辩又问：“传国玉玺在哪里？”王克过了很久才说：“被赵平原（赵思贤，侯景党羽）拿走了。”王僧辩说：“王氏世代公卿大族，一朝败落。”王僧辩迎接简文帝的棺木放到朝堂上，率领百官按礼仪哭拜哀悼。
三月二十一日（己丑日），王僧辩等人上表劝萧绎称帝，并且请他迁都建业（今江苏南京）。湘东王回复说：“淮海边的大鲸（指侯景）虽已被杀，但襄阳的短狐（指萧詧）还没彻底归顺。等天下太平，再讨论这事。”
三月二十二日（庚寅日），南兖州刺史郭元建、秦郡戍主郭正买、阳平戍主鲁伯和、代理南徐州事务郭子仲，都献城投降。
王僧辩从江陵出发前，曾上奏湘东王说：“平定叛贼后，继位的君主（指萧栋）还在，不知该怎么处置？”萧绎说：“皇宫之内，自然用武力解决。”王僧辩说：“讨伐叛贼的谋划，我来承担；但像成济（刺杀魏帝的人）那样的事，请另派别人。”萧绎于是暗中告知宣猛将军朱买臣，让他动手。等到侯景败亡，简文帝已死，豫章王萧栋和两个弟弟萧桥、萧樛互相搀扶着从密室出来，路上遇到杜崱，杜崱帮他们去掉枷锁。两个弟弟说：“今天终于能免于横死了！”萧栋说：“祸福难料，我还是害怕！”三月二十三日（辛卯日），他们遇到朱买臣，朱买臣喊他们上船一起喝酒，没喝完，就把三人都沉进水里淹死。
王僧辩派陈霸先领兵去广陵接受郭元建等人投降，又派使者去安抚他们。众将大多私下派人向郭元建索要马匹兵器；恰逢侯子鉴渡江到广陵，对郭元建等人说：“我们是梁朝的死敌，有什么脸再见梁朝君主！不如投降北齐，还能回家乡。”于是众人都投降北齐。陈霸先抵达欧阳（今江苏仪征附近）时，北齐行台辛术已占据广陵