刘裕整军完毕，留刘毅镇守后方，于十月亲率兖州刺史刘藩、宁朔将军檀韶等沿水路进攻卢循。同月，徐道覆再攻江陵，又被刘道规击溃，溃退至盆口。王仲德等听闻刘裕主力南下，于十一月攻击守卫南陵的卢循部将范崇民，大获全胜。同时，孙处乘番禺守军防备松懈之机，焚其水师，即日攻克番禺。当初，刘裕派孙处出征时，众人都不认同，正是刘裕的坚持，才促成了孙处的成功。
当时卢循正在整军备战，刘裕本于长远之计的打算，不急于进攻，而是屯兵雷池。卢循宣扬说不攻雷池，要顺流而下。刘裕识破卢循的意图，且担心其兵败后可能自京江窜逃入海，于是预先派王仲德统舰船二百艘“于吉阳下断之”，截断其入海通道。十二月，卢循、徐道覆率众数万，自水上来攻。刘裕派出所有的轻快斗舰，亲自持幡擂鼓，命众军合力迎击；又派步骑兵登陆西岸。右军参军庾乐生乘舰不进，被刘裕斩首示众，于是众军“踊腾争先”，奋勇杀敌。晋军中大量配置万钧神弩，所到之处，“莫不摧陷”。因受到当日的风向影响，卢循的水师被迫停靠西岸，其舰船被刘裕预先派出的部队全部焚毁。火势蔓延之下，卢循、徐道覆力竭大败，晋军追击至夜间才回师。卢循等逃回寻阳。当初分派步军于西岸，诸将都深感不解，直到目睹卢循等在火攻下的溃败，这才心悦诚服。
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