桓温怒极，提兵而进，费了近一年时间，才于太和六年（371）重新收复寿春。当时袁真已病死，桓温就杀掉了袁真的儿子袁瑾及其主要谋士朱辅等人。

　　攻克寿春之后，桓温问其参军郗超：“此役足以雪枋头之耻乎？”
　　郗超是桓温肚中蛔虫一样的最亲密的心腹，当然知道主公有言外之意。不久，两人夜中密谈，郗超说：“明公当天下重任，今以六十之年，败于枋头，未建不世之勋。假如您不能行大事，不足以震慑四海民心。”
　　“我又能怎么办呢？”桓温明知故问。
　　“明公您不行伊尹、霍光之事（意即废旧帝立新帝），就不能树立威权。”
　　桓温连连点头。本来他是想北伐得胜后，即返江东受九锡，然后取晋以代。不料大败而回，九锡谈不上，篡晋的步骤也不得不放慢下来。

　　思来想去，也只能走废掉皇帝司马奕这一步棋。
　　司马奕也倒霉。此位皇帝即位未久，一直礼敬桓温，行政之权也多在会稽王司马昱等大臣之手，无甚过错。要说有错，也就错在他坐在皇帝的位子上。
　　公元371年11月，桓温想，这位皇帝一向恭谨无过，只能拿床笫之事来说事儿，就报称司马奕一直是阳萎没有性功能，诬蔑他在藩王位子时与内宠相龙、计好、朱灵宝三人搞同性恋，声言司马奕与嫔妃所生的三个儿子其实都是那三个男相好的种，并称司马奕欲立这几个“杂种”为皇嗣，倾移司马帝基。
　　上表同时，桓温、郗超派人在民间散布小道消息。朝野议论纷纷，莫知真伪。
　　公元371年年底，桓温亲自率兵还于建康，派人给禇太后捎话，要废掉司马奕，立元帝少子、会稽王司马昱为帝，并把已经以皇太后名义写好的诏书底稿送呈褚氏。

　　当时，褚太后正在佛堂拜佛，见人送上大司马“急奏”，连忙起身，依着佛堂门随便看了几眼，对来人表示：“我本来就怀疑皇帝有此事。”
　　这位太后，深知晋室不兴，权臣势重，司马奕又非她自己亲生，阻止也无济于事，不如顺水推舟。
　　于是，褚太后提笔在诏草上写下数字：“未亡人（褚后自称）罹此百忧，感念存没，心焉如割。”意即表示赞同废立之举。
　　古代中国，废立皇帝是天大的事情，桓温权力再大，也要走太后这道“手序”。送呈诏草之前，桓温还怕褚太后有异议，他悚动流汗，见于颜色。看见诏书被褚太后签字批准，桓温大喜。
　　公元371年阴历十五乙酉，桓温集百官于朝堂，宣示太后的废立之诏。在晋代，先前还没有经历过这样的事情，百官震慄，桓温本人也色动，不知所为。这下倒好，大事决定下来，废立程序没一个知道。
　　倒是尚书左仆射王彪之知道其事不可逆转，就建议按照《汉书》中霍光废昌邑王立汉宣帝的故事，现取《汉书》现“取经”，宣太后诏令，废司马奕为东海王（过了一年又降为海西公），以会稽王司马昱继承皇统，是为简文帝。
　　废帝司马奕只得退位，他身著白帢单衣，步下西堂，乘犊车出神兽门。群臣拜辞，莫不歔欷。可见，司马奕这位皇帝人缘还不错。

　　这位废帝很快被送到吴县严加看管。咸安二年年底，有人诈称有太后密诏，奉迎司马奕起事还宫复位。司马奕起先还有所动，幸亏一直跟随他的保姆劝谏，他没敢轻举妄动。前来准备劫持司马奕当幌子起事的人很着急，说：“大事将捷，怎能听信女人之言呢？”废帝回答：“我得罪于此，幸蒙朝廷宽宥，怎敢妄动。假如太后有诏使我复位，应有宫使来，怎么只有你一人无凭无据来此，定是你们想作乱。”来人见事泄，赶忙逃走。

　　从那以后，司马奕更是深虑横祸，终日酣饮。有宫人为自己生下孩子，他皆派人即时淹死，以求保得余年。由此，这位废帝还算命好，又活了十五年才病死，时年四十五。
　　一不做，二不休。桓温废掉司马奕后，奏称简文帝的哥哥武陵王司马晞与其子和袁真通谋，欲行不轨，免掉其太宰之官，废放于家。此外，桓温深恨殷、庾两家人在朝中势大，迫使宗室新蔡王司马晃“自首”，牵告殷浩之子殷涓及庾亮之弟庾翼的三个儿子庾蕴、庾冰、庾倩等人谋反，并族诛了涉案诸人。
　　殷浩少与桓温齐名，成年后两人争权，殷浩失败，于乡下郁郁病死。桓温派人吊祭，殷涓不答，得罪了桓温。但庾氏一族自庾亮和桓彝起，就与桓氏子一辈父一辈的老交情，庾翼还曾在关键时刻向晋明帝举荐过桓温。所以，诛除庾氏一家数支人户，老英雄未免做事有些过绝了。
　　“大事”行毕，桓温废立杀人之事果然收到大成效。侍中谢安远远望见桓温，忙下跪拜礼。
　　桓温见大名士此举也吃惊，忙问：“安石，你怎么向我行如此之礼？”

　　谢安答：“未有君拜于前，臣揖于后。”可见，连谢安当时都把桓温当皇帝来拜了。
　　桓温的参军郗超官职虽不高，但朝中诸臣知道他是大司马的智囊，都畏而谄事之。
　　谢安曾与左卫将军王坦之一起前往郗超府中拜会，由于巴结奉承的人多，两人从早晨等到中午，还轮不上被接见。王大少爷忍耐不下去，想乘车离去。谢安急忙抓住王坦之的袖子，哀求说：“难道你就不能为了宗族性命再忍耐片刻吗？”
　　新被桓温拥立的简文帝司马昱，字道万，是东晋元帝的小儿子。此人少有风仪，是个貌美儒雅的玄言大家。如此之人，虽神识恬畅，却无济世勇略。所以，登帝位后，司马昱心中常惧废黜，只是做个皇帝幌子而已。
　　谢安对这位影子皇帝评价甚恰当，认为简文帝是惠帝之流，只不过是清谈方面比惠帝略胜一筹罢了。

　　简文帝没什么福分，当皇帝才一年多，就病入膏肓。
　　他弥留之际，晋廷一日一夜发四道急诏，召桓温入朝辅政。桓温推称有事不回。
　　无奈，简文帝强撑病体，亲自写信给桓温，让这位大司马“以周公居摄故事”代理朝政，并表示：“我儿子可辅者辅之，如不可，君自为之”。
　　倒是侍中王坦之截留此信，在简文帝床前亲手撕碎，表示：“天下乃宣帝、元帝之天下，陛下您怎能想给谁就给谁？”
　　简文帝知道王坦之一片忠心，就让王坦之把诏书内容改为如下：“家国事一禀大司马，如诸葛武侯、王丞相（王导）故事。”
　　嘱托完毕，简文帝于当日病逝，时年五十三。

　　当时，朝中群臣还不敢马上拥立太子司马昌明为新帝，想等桓温还朝后再做决定。尚书左仆射王彪之临危决断，认为天子崩、太子代立是天经地义之事，马上拥立年幼的司马昌明为帝，是为孝武帝。本来褚太后已下了命桓温行周公居摄故事的诏书（即任桓温为“代理皇帝”），也被王坦之谏阻。
　　桓温方面，一直想当然认为简文帝临死会把皇位主动禅让给他，即使不然，也会以周公之礼居摄朝政。
　　结果，读毕简文帝遗诏，知悉二事都不成，太子已经嗣位，桓温怒极。他认定是王坦之、谢安从中作梗，深恨二人，形于颜色。
　　孝武帝宁康元年（373）三月，桓温提军入朝建康。当时，都城内人情汹汹，都盛传桓温入京要诛王、谢两族，并移晋鼎，取而代之。
　　听说传闻后，王坦之惊惧异常，谢安坦然自若。
　　晋廷下诏，命百官郊迎大司马桓温于新亭。王坦之害怕性命难保，想推辞不去。谢安劝道：“晋祚存亡，决于此行。”

　　桓温至新亭，晋廷百官拜于道侧。桓温大陈兵卫，依次接见百官，当时的晋朝大官，皆战慄生色，王坦之也吓得流汗沾衣，倒执手版，只有谢安一人从容就席。
　　众人坐定，谢安果真是有名士风范，他笑对桓温说：“我听说诸侯有道，守在四邻。明公您何须在周围墙后安排那么多兵士呢！”
　　桓温也为谢安怡然之态而折服，笑着回答说：“不得不这样作呀！”便命左右撤去壁后手持利刃的军兵。
　　谢安曾经在桓温手下为官，为大将军司马，两人算是“老朋友”。
　　至此，二人谈天说地，忆旧言朋，笑语移日。

　　晚间，桓温独召谢安、王坦之两人，商谈国事。郗超依桓温安排躲在屋中卧帐里偷听三人谈话。风吹帐开，一眼瞥见郗超撅着屁股凝神偷听，谢安笑道：“郗生可谓入幕之宾呵。”
　　正是由于谢安等人的镇定、从容，在外有强臣、内有幼主的危乱局面下，晋室得以保存。
　　在建康停留了十四天，桓温旧疾复发，便拥兵返回老巢姑孰。
　　疾笃之时，桓温不停派人示意朝廷加九锡给他，很想临死前过一把皇帝瘾。
　　谢安、王坦之两人不敢直接回绝，便命袁宏起草加桓温九锡的诏命。袁宏草就，给王坦之看。王坦之叹其文笔华美，但表示：“卿固大才，安可以此示人！”谢安见到诏草，也胡乱改易，故而诏命一直发不出去。
　　袁宏渐渐看出端倪，就密问王坦之到底要怎样做。
　　王坦之说：“听说桓温病势一天重过一天，估计拖延不了多少时间。九锡之诏，能拖就拖。”
　　诏命一拖再拖，桓温却等不到看见“九锡”了。

　　公元373年阴历七月乙亥日，桓大将军病死姑孰，时年六十二。晋廷以霍光之礼葬之，追赠丞相。
　　桓温死前，以其弟桓冲袭领其众。桓温世子桓熙和弟弟桓济不服，想谋杀叔叔桓冲。桓冲事先知其谋，秘密逮捕了这两个无才无能的侄子，表奏桓温幼子当时年仅六岁的桓玄为桓温之嗣，袭封南郡公。