营阳、桂阳、衡阳、义阳、建平共十郡于己，使朝廷封自己为楚王，加九锡，并置楚国官属。及后桓玄自解平西将军和豫州刺史，将官属并入相国府，不臣之心昭然若揭、显露无遗。殷仲堪党众庾仄起兵反抗，趁荆州刺史桓石康未到，引七千人袭取襄阳，震动江陵。桓石康后引军到，将其平定。桓玄及后又假意上表归藩，却又代朝廷作诏挽留自己；然后再请归藩，又要晋安帝下诏挽留，如此反复不已。故此自编自导，自己上表自己下诏作答，乐此不疲。另桓玄亦命人报告祥瑞，又想像有高士出现，不惜命皇甫谧六世孙皇甫希之假扮高士。但皇甫希之腹中并无甚才学，开口说话便漏其底细，被时人称作“充隐”，以为笑谈。桓玄对政令执行亦无坚定意志，常改变主意，导致政命不一，朝三暮四，不免乱七八糟。
大亨元年十一月，桓玄自加冠冕，戴天子规格十二旒，又加车马仪仗及鼓吹乐器，改称楚王妃为王后，世子为太子。十一月十八日，由卞范之写好禅让诏书，并命临川王司马宝逼迫晋安帝抄写。二十一日，由兼太保、司徒王谧奉玺绶，将帝位禅让给桓玄，随后迁晋安帝至永安宫，又迁太庙，奉晋朝诸帝神主至琅邪国。及后百官到姑孰劝进，桓玄又假意辞让，官员又坚持劝请，闹个不亦乐乎。直到折腾够了，桓玄故作勉从众官所请，于是筑坛告天，于十二月三日正式登位为帝，并改元永始，改封晋安帝为平固王，迁于浔阳。桓玄篡位后骄奢荒侈，游猎无度，通宵玩乐。因桓玄性格急躁，呼召时皆都要快速到达，当值官员都在省前系马备用。宫禁内事务烦杂，已经不像朝廷，倒似集市。桓玄又兴修宫殿，建造大乘舆，可容纳三十人。百姓疲惫困苦，民心思变。北府旧将刘裕、何无忌与刘毅等人于是暗地募兵，欲以讨伐桓玄。永始元年二月，刘裕等人正式举义，在京口、广陵、历阳和建康四地一同起兵。刘裕派周安穆向建康刘迈报告，使作内应；然而刘迈惶恐，后更向桓玄告发。桓玄初封刘迈为重安侯，但后以刘迈没有及时收捕周安穆，于是杀害刘迈及其他内应。诸葛长民于历阳举兵，亦被刁逵所捕。刘裕等终取京口、广陵两郡，擒杀刺史桓修、桓弘。
刘裕率义军进至竹里，桓玄加桓谦为征讨都督，率兵以抗。桓谦请求派兵往攻刘裕，但桓玄畏惧刘裕兵锐，打算屯兵覆舟山以待，于是对桓谦说道：“兵法云以逸待劳，以静制动，无往而不胜者也。彼刘裕等叛军自京口远道来袭，若到建康后见到我大军严阵以待，则必然惊愕，军无战心。且我军固垒坚守不出，对方求战不得，自会散走。彼时我再出垒击之，刘裕等则不战可擒矣。”桓谦听罢心道：“是何言耶！待叛军兵临城下，城中百官慌恐，军无战心者必是我军。”于是固请出战。桓玄拗不过他，于是就派顿丘太守吴甫之及右卫将军皇甫敷迎击。二人引兵鼓勇而出，便如抱薪救火，即刻败兵回报，说二将皆被刘裕所杀。桓玄大惧，遂召见国中道士，令其于阵前作法；后又命桓谦、何澹之引军屯于东陵，卞范之屯于覆舟山西，共以二万兵抵抗刘裕等北府军诸将。刘裕进至覆舟山东，