前秦军队紧靠肥水布阵，晋军无法渡河。谢玄派使者对苻融说：“您孤军深入，却紧靠水边布阵，这是持久作战的打算，不是想速战速决。如果贵军稍向后撤，让晋军得以渡河，一决胜负，不是很好吗！”前秦众将都说：“我众敌寡，不如阻挡他们，使其无法上岸，可以万无一失。”苻坚说：“只带兵稍向后撤，让他们一半渡河时，我用铁骑紧逼歼灭他们，没有不胜的道理！”苻融也认为对，于是指挥军队后退。秦军一退就停不下来，谢玄、谢琰、桓伊等率军渡水攻击。苻融骑马巡行军阵，想统帅退却的士兵，结果马倒，被晋兵杀死，秦军于是溃败。谢玄等乘胜追击，直到青冈。秦军大败，自相践踏而死的人，遮蔽山野堵塞河流。逃跑的人听到风声鹤唳，都以为是晋兵追来，昼夜不敢停息，荒草小路行军，露天宿营，加上饥寒交迫，死亡者十有七八。最初，秦军稍后撤时，朱序在阵后大喊：“秦军败了！”士兵们于是狂奔。朱序趁机与张天锡、徐元喜都投奔东晋。晋军缴获苻坚乘坐的云母车以及仪服、器械、军资、珍宝、畜产不计其数，收复寿阳，俘虏前秦淮南太守郭褒。
苻坚中流箭，单骑逃到淮北，十分饥饿，有百姓献上壶装的饭食和猪腿，苻坚吃完，赏赐帛十匹、绵十斤。百姓推辞说：“陛下厌倦安乐，自取危困。我是陛下的子民，陛下是我的君父，哪有儿子给父亲吃饭还要报答的呢？”说完不顾而去。苻坚对张夫人说：“我现在还有什么脸面治理天下呢！”潸然泪下。
当时，前秦各军都溃散了，唯独慕容垂率领的三万人完好无损，苻坚带领一千多骑兵投奔他。世子慕容宝对慕容垂说：“家国倾覆，天命人心都归于您，只是时运未到，所以暂时隐藏自己。如今苻坚兵败，投靠我们，是上天借机恢复燕国国统，此机不可失，希望您不要因为个人小恩小惠而忘记社稷重任！”慕容垂说：“你说得对。但他诚心投靠我，怎么能害他！上天如果抛弃他，不怕他不灭亡？不如在他危难时保护他以报答恩德，慢慢等待时机再谋划！这样既不辜负本心，而且能以道义取得天下。”奋威将军慕容德说：“秦国强大时吞并燕国，秦国衰弱时我们图谋它，这是报仇雪耻，不是辜负本心；兄长为什么能不取，放弃数万军队交给别人呢？”慕容垂说：“我昔日被太傅慕容评所不容，无处容身，逃命到秦国，秦王以国士之礼待我，恩义礼遇备至。后来又被王猛出卖，无法自明。唯有秦王能明察，这恩情怎能忘记！如果氐族命运必定穷尽，我应当招集关东兵众，以恢复先业，关西之地不会归我所有。”冠军行参军赵秋说：“明公应当继承恢复燕国国统，这已显现在图谶中。如今天时已到，还等什么！如果杀掉秦王，占据邺都，擂鼓西进，三秦之地也不再是苻氏的了！”慕容垂的亲信大多劝他杀苻坚，慕容垂都不听从，将全部军队交给苻坚。平南将军慕容暐驻扎郧城，听说苻坚兵败，丢弃军队逃走；到达荥阳，慕容德又劝说慕容暐起兵恢复燕国国统，慕容暐不听。
谢安收到驿站传来的战报，知道秦兵已败，当时他正与客人下围棋，将信收起来放在床上，毫无喜色，照旧下棋。客人询问，他才缓缓答道：“小辈们已经打败贼军。”下完棋回内室，过门槛时，高兴得连木屐齿折断了都没察觉。
丁亥日，谢石等返回建康，带回前秦的乐师，能演奏古乐，于是宗庙开始备齐金石乐器。乙未日，任命张天锡为散骑常侍，朱序为琅邪内史。
前秦天王苻坚收集逃散的兵众，等到洛阳时，有部众十余万，百官、仪仗、军容大致齐备。
慕容农对慕容垂说：“您不在别人危难时逼迫，这种义举足以感动天地。我听说秘记记载：‘燕国复兴当在河阳。’在果实未成熟时摘取与等它自然落下，不过相差十来天，但难易程度和美誉差得太远了！”慕容垂觉得他的话很对，行至渑池，对苻坚说：“北部边民听说王师失利，轻率地互相煽动，我请求奉诏书去镇抚安集他们，并趁便拜谒陵庙。”苻坚同意。权翼劝谏道：“国家军队新败，四方都有离心，应该征集名将，安置在京城，以巩固根本，震慑枝叶。慕容垂勇略过人，是东部豪杰，当初为避祸而来，他的心思岂止是想当冠军将军！好比养鹰，饥饿时就依附人，每当听到狂风刮起，就有冲霄之志，正应该系紧缰绳锁好笼子，岂能解开放纵，任其所为呢！”苻坚说：“你说得对。但朕已经答应他，普通人尚且不食言，何