桓玄挟持安帝乘坐单船向西逃跑，把永安何皇后和王皇后留在巴陵（今湖南岳阳）。殷仲文当时在桓玄的船上，请求离开大船，另乘小船去收集溃散的士兵，趁机背叛桓玄，侍奉两位皇后逃往夏口（今湖北武汉武昌），随后返回建康。
己卯日（二十三日），桓玄和安帝抵达江陵。冯该劝说桓玄再次东下决战，桓玄不听，想逃往汉中投奔桓希，但人心涣散，政令无法推行。庚辰日（二十四日）夜里，桓玄安排好出发事宜，城内却已大乱，他只好和一百多名亲信心腹骑马从城西逃出。到城门时，身边的人在暗中砍杀桓玄，没有砍中，他的部下反而互相残杀，尸体横七竖八。桓玄勉强逃到船上，身边的人纷纷离散，只有卞范之还在身边。
辛巳日（二十五日），荆州别驾王康产侍奉安帝进入南郡府衙，太守王腾之率领文武官员担任侍卫。
桓玄准备前往汉中，屯骑校尉毛修之是毛璩的侄子，引诱桓玄进入蜀地，桓玄听从了他的建议。宁州刺史毛璠是毛璩的弟弟，在任上去世。毛璩派他哥哥的孙子毛佑之和参军费恬率领几百人，护送毛璠的灵柩返回江陵。壬午日（二十六日），他们在枚回洲（今湖北荆州江陵西南长江中）遇到桓玄。毛佑之、费恬迎击桓玄，箭如雨下，桓玄的宠臣丁仙期、万盖等人用身体掩护桓玄，都被射死。益州督护汉嘉人冯迁抽刀上前，准备击杀桓玄，桓玄拔下头上的玉簪（玉导）递给冯迁，说：“你是什么人，敢杀天子！” 冯迁说：“我杀的是弑君叛贼！” 于是斩杀桓玄，又斩杀桓石康、桓浚、庾赜之，抓住桓昇送往江陵，在街市上斩首。安帝在江陵恢复帝位，任命毛修之为骁骑将军。甲申日（二十八日），朝廷宣布大赦，所有因畏惧逼迫而追随叛逆的人，一概不予追究。戊寅日（二十二日，此处日期或为前文疏漏，按上下文应为后续日期），朝廷将晋朝宗庙神主送入太庙。刘毅等人把桓玄的头颅传送到建康，挂在朱雀航（大桁）上示众。
刘毅等人战胜后，认为大事已定，没有紧急追击桓玄残部，又遇到大风，船只无法前进，桓玄死后将近十天，各路军队还没赶到江陵。当时桓谦藏匿在沮中（今湖北宜昌远安一带），扬武将军桓振藏匿在华容浦（今湖北荆州监利北），桓玄过去的部将王稚徽驻守巴陵，派人告诉桓振说 “桓歆已经攻克京城，冯稚又攻克寻阳，刘毅等人的军队都已中途败退”。桓振大喜，聚集两百名党羽，袭击江陵，桓谦也聚集部众响应他。闰五月，己丑日（初三），桓振等人再次攻陷江陵，杀死王康产、王腾之。桓振在安帝的临时住处拜见安帝，骑马持戈，径直走到台阶下，问桓昇在哪里。得知桓昇已死，他瞪着眼睛对安帝说：“我桓氏家族哪里辜负了国家，竟被如此屠杀！” 琅邪王司马德文走下坐床说：“这哪里是我们兄弟的意思啊！” 桓振想杀安帝，桓谦苦苦劝阻，桓振才下马，收敛神色，行礼后退出。壬辰日（初六），桓振为桓玄举办丧事，设立灵堂，追谥桓玄为武悼皇帝。
癸巳日（初七），桓谦等人率领大臣向安帝进献玉玺绶带，说：“陛下（指桓玄）当初效法尧禅让给舜，如今楚朝国运不长，百姓之心又回归晋朝了。” 桓谦任命琅邪王司马德文兼任徐州刺史，桓振为都督八州诸军事、荆州刺史，自己恢复侍中、卫将军之职，加授江、豫二州刺史，安帝身边的侍从，都是桓振的亲信。
桓振年轻时品行不端，桓玄不把他当作子侄看待。到这时，桓振感叹说：“桓公过去不早点任用我，才导致这样的失败。如果桓公还在，我担任前锋，平定天下不在话下。如今独自做这些事，能有什么归宿呢！” 于是放纵地沉迷酒色，肆意杀人。桓谦劝说桓振率军东下决战，自己留守江陵，桓振一向轻视桓谦，不听他的建议。
刘毅抵达巴陵，诛杀王稚徽。何无忌、刘道规分别在马头（今湖北荆州公安北）进攻桓谦，在龙泉（今湖北荆州江陵西）进攻桓蔚，都击败了对方。桓蔚，是桓秘的儿子。
何无忌想乘胜直接进军江陵，刘道规说：“兵法讲究能屈能伸，时机不同，不能冒进。桓氏家族世代居住在西楚（荆州），下属都为他们尽力；桓振勇猛冠绝三军，难以和他正面抗衡。我们暂且停战休整，养精蓄锐，再用计策牵制他，不愁不能攻克。” 何无忌不听。桓振在灵溪（今湖北荆州江陵西）迎战，冯该率军与他会合，何无忌等人大败，战死一千多人。何无忌等人退回寻阳，写信给刘裕请罪。刘裕因为刘毅负责统领各路军队，免去他的青州刺史职务。桓振任命桓蔚为雍州刺史，镇守襄阳。
柳约之、罗述、甄季之听说桓玄已死，从白帝城（今重庆奉节）进军，抵达枝江（今湖北宜昌枝江）时，听说何无忌等人在灵溪战败，就率军撤退。不久，罗述、甄季之都生病去世，柳约之到桓振那里假装投降，想谋划袭击桓振，事情泄露，桓振杀了他。柳约之的司马时延祖、涪陵太守文处茂收拢残部，据守涪陵（今重庆涪陵）。
六月，毛璩派将领进攻