南平五年三月，桓玄击败少量试图守城的司马元显军士，正式踏入建康，再现了其父桓温的壮举。
入京后，桓玄当即假借天子诏，称诏解严。
并以自己总掌国事，受命侍中、都督中外诸军事、丞相、录尚书事、扬州牧，领徐州刺史，加假黄钺、羽葆鼓吹、班剑二十人。
及后，桓玄历数会稽王司马道之及其子司马元显的罪恶，流放仍在建康，没有逃跑的司马道之到安成郡。
数月后桓玄暗中派人杀死司马道之；
十一月，又杀司马元显、庾楷、司马尚之和司马道之的太傅府中属吏，尽数铲除异己。
南平六年正月，桓玄忌惮刘牢之及其手中精锐的北府军，于是先是以防备孙恩为由，命其为会稽太守，令其远离京口。
然后大肆对北府军士加以封赏，离间刘牢之等高层将领与底层士兵的关系。
可没过多久，孙恩又一次进攻临海郡失败，早先被其掳掠至海岛的三吴士民经上年大败给刘裕和此战后，至此死亡殆尽，仅余数千人。
知道自己已经到了穷途末路，害怕被朝廷俘获，处于极刑的孙恩，果断投海自尽，数百名他的妓妾和信奉他的部众皆随之而死。
不过其妹夫卢循，依旧率领其残部，坚持斗争，但已经对朝廷造不成威胁。
深感孙恩之乱已经平复，刘牢之便多次上书请求回归，但被桓玄拒绝。
这个时候，刘牢之才发觉自己被桓玄设计，于是连夜赶回北府军驻地，意图反叛，却得不到北府军将领支持。
走投无路的他于是北逃至广陵，意图投靠广陵相高雅之。
可在路上，想起自己的一生，征战沙场数十年，在死人堆里来来回回，如今居然沦落为丧家之犬，越想越觉得悲悯，最后竟然自戕于路途中。
听闻刘牢之自戕，其余北府军出身的将领，深感性命不保，纷纷北逃。
其中司马休之、高雅之和刘牢之子刘敬宣，逃往北夏，投奔了北夏河南都督、镇西将军白秩。
南平七年，桓玄自迁大将军，同年又以南郡、南平郡等共十郡封自己为楚王，加九锡，并能置楚国国内官属。
接着解除自己平西将军和豫州刺史的官职，将其全部并入相国府。
此时桓玄基本已经完全掌握东晋，凡是反对他的，都已经被其屠杀。
南平七年十一月，桓玄加自己的冠冕至皇帝规格的十二旒。
同年十二月，桓玄筑坛告天，正式登位为帝，并改元“永始”，改封晋安帝为平固王，不久迁于寻阳。
然原本雄心壮志的桓玄，自从篡位以后，骄奢荒侈，游猎无道，通宵玩乐。
甚至就连自己最亲近的兄长桓伟丧期时，都在游玩享乐，致使官员百姓更加困惑而疲惫困苦，民心思变。
南平八年
二月
北府旧将刘裕、何无忌与刘毅等人正式举兵讨伐桓玄。
三人约定计划在京口、广陵、历阳、建康四地一同举兵。
谁知刘裕在建康城中的内应刘迈对此十分惶恐，后更以为图谋被揭，向桓玄提前报告，致使建康举事失败。
接着原于历阳举兵的诸葛长民被太守刁逵所捕，亦失败。
好在刘裕等终也成功夺取了京口和广陵，镇守两地的桓氏宗亲桓修、桓弘皆被几人所杀。
三月