昝坚赶到犍为，未遇晋军，已知上当，便从沙头津渡江还军，却得知晋军已攻至成都城外十里陌，兵临城下。昝坚只唬得亡魂皆冒，急率军兼程倍道来救，未曾接战，已军疲力沮，势成强弩之末。桓温令袁乔回军袭之，昝坚部不战自溃，四散奔逃。至此汉军两路兵皆溃，成都只余孤城，再无援兵。汉主李势无奈，只得集结成都所有兵力，引出城外，布于笮桥，来与晋军决战。两军会战，各不相让，呐喊响于四野，军鼓号角震天。当时战况惨烈，晋军前锋失利，参军龚护战死，汉军箭矢甚至射至桓温马前。于是晋军诸将皆惧，意欲退兵，高喊鸣金。而鼓吏却手慌脚乱，闻令而误击前进号鼓。袁乔闻鼓，亲拔剑在手，乘势督促军士奋战。军士至此已无退路，于是奋力冲突十余次，汉兵溃退，晋军终于反败为胜，大败汉军。桓温趁胜攻入成都，令纵火焚毁小城。李势乘夜逃走，远遁九十里，收集败军，因见部众人人惶惧，无复斗志，于是长叹数声，终于决定投降。遂遣使先送玺绶至桓温军门，后约期背缚舆梓，前来归顺。桓温接受投降，焚梓受玺，令人将李势送往建康。晋帝闻桓温奏凯，不胜之喜，既命封李势为归义侯，安置于建康。成汉政权至此灭亡，凡历李雄、李班、李期、李寿、李势五主，国祚四十三年——与蜀汉刘备、刘禅国祚一般，细思岂不令人惊煞。
桓温一举平蜀，便在当地举任贤能，援引贤才为用，将汉司空谯献之、旧臣王誓、王瑜、邓定、常璩等人辟为参军，举贤旌善，安抚蜀地，蜀人无不大悦。王誓、邓定不久举兵叛乱，亦终被晋军讨平。桓温在蜀地留驻一月，置将留守，便自率大军班师返回江陵。当凯旋而归，途经德阳县境之时，因见风和日丽，歌舞升平，一派和平安宁气氛，桓温感慨万端，乃命于此设郡，定其郡名为“遂宁”，以示平息战乱，终达安宁之意。于是此后历代沿革，至一千六百年而县名不易，以至于今。由此蜀地平定，朝廷中当初极言不可伐蜀众臣，无不含羞带愧，再无话说。朝廷封赏平蜀之功，褚后垂帘问政，欲封桓温为豫章郡公。却被尚书左丞荀蕤劝止道：“今止灭蜀而已，天下大业未就。若其后桓温复平河洛，当何以赏之？”于是终封桓温为征西大将军、开府仪同三司、临贺郡公。桓温既灭成汉，威名大震，而本人亦雄姿英发，自谓晋文宣帝、青州刺史刘琨之俦。诸将却欲以王敦相比，桓温甚为不喜。
诸将闻主帅每欲自比于刘琨，于是思得一计，商议妥当，命一老婢冒充刘琨家伎，来见桓温，再拜而潸然泪下，不能遏止。桓温问其故，老婢则泣道：“某乃故司空刘琨大人侍妾也。昨见郡公游街，状貌甚似我家司空大人，故而见鞍思马，睹物伤情，特不揣冒昧来拜，以至饮泣失态，郡公休怪。”桓温大喜，即入内再整衣冠，复出厅堂问道：“你且再仔细相看，某与刘司空相比究竟如何？”老婢答道：“脸庞甚似，但恨其薄；眼睛甚似，但恨其小；胡须甚似，但恨色赤；身形甚似，但恨其短；声音甚似，但恨雌柔。”桓温喝退老婢，自怅然若失，褫冠解带，昏然而睡，以至数日闷闷不乐。诸将见此皆暗笑，乃不敢明言。
平蜀之战使得桓温声名大振，朝廷忌惮不已，褚后亦惮其威，于是问于朝中重臣道：“今桓温手握重兵，若一旦心萌异志，则何以制之？”会稽王司马昱进言道：“今有扬州刺史殷浩天姿英杰，智识高明，天下闻名，朝野推服。请太后降诏宣其入朝，使其总督内外诸军，参综朝政，庶可制衡桓温。”太后然之，于是诏征殷浩入朝，命为中军将军，假节铖，都督中外诸军事，总领六军。殷浩既揽大权，于是征王羲之为护军将军。王羲之就任，反以内外和协然后国安之故，屡劝殷浩休要与桓温构隙，殷浩怒而不从。桓温闻之虽有不满，但因熟知殷浩为人，知其难有作为，对此并不担心。当时桓温治下已有八州之地，自行招募军卒、调配资源，渐成独立状态，军政吏属皆不必听朝廷调度，又何惧于殷浩！于是殷浩将欲制衡，反使桓温欲与其相抗，渐露不臣之心。列位看官！身处宰相之位，折冲樽俎调和鼎鼐，能不慎乎？至此朝廷对桓温已不能征调如意，但求羁縻，幸因国中无事，君臣尚能相安。
桓温平蜀之事，早有人报于赵主石虎。石虎叹道：“李势无能，致使桓温竖子成名！”便欲兴兵南下伐晋。有僧人吴进向石虎进言道：“某夜观天象，见胡族命运将衰，晋室当兴。陛下不必出兵征伐，当营建工役，劳苦晋人，以抑其气，方保我赵国昌盛。”石虎从其妄言，于是令尚书张群征发各郡男女十六万人，车十万辆，运土到邺城以北，修筑华林苑及长墙，占地方圆数十里。众臣申钟、石璞、赵揽等人上疏切言谏诤：“大王初迁邺城，不施仁惠于百姓，而行残虐于万民，营建无益之园墙，大兴有劳之民力，徒令百姓凋敝，国财枯竭。且今观天象错乱，臣等诚恐祸起萧墙之内，徒筑万里长城也。”石虎览奏勃然大怒，说道：“即宫苑朝成，而我夕死，亦无所恨！”于是督促张群令工役燃烛而作，又遇暴风大雨，死者数万人众。时各郡国闻邺都宫苑将成，先后送上苍麟十六只，白鹿七头，石虎令司虞张曷柱调驯，用以驾芝盖车，举行盛大朝会时陈列于殿堂庭院。又有扬州太守进黄鹄雏五只，各颈长一丈，鸣声可达十里之外。石虎命放养于玄武池内，以为祥物。九月，石虎命太子石宣到各地山川祈求福祉，顺便周游打猎。石宣乘坐大车，饰以鸟羽华盖，树立天子旌旗，发十六路军马，十八万士卒出于金明门。石虎从后宫登上凌霄观眺望，笑道：“我家父子如此，除非天崩地陷，世人安能害我？孤自今高枕而卧，当复何愁？惟抱子弄孙，终日为乐耳。”
太子石宣引十八万军士，每到一地停留，既令人结成长围，四边各有一百多里，然后驱赶禽兽，皆汇集于大帐之前，使文武官员跪立，火炬照如白昼。石宣又令劲骑百人驰马，向围圈中射兽，自与姬妾乘车观看，直到禽兽全被射死方止。若有禽兽逃出围圈，负责围守有爵者则夺其马，令步行一日，无爵者责罚一百鞭刑。士卒饥寒交迫，死亡一万余人，所经三州十五郡，物资储备全都挥霍无遗。石虎又令石韬继石宣之后出行，从并州到秦州、雍州，其情形皆与石宣相同。石宣闻之，却恼怒父王对石韬宠爱与己势均力敌，转对石韬越发嫉恨。宦官赵生得宠于石宣，深知其心意，于是暗地劝说除掉石韬，石宣然之，从此始有图谋。
桓温当时驻兵江陵，闻报赵王无道，国中大乱，以为千载良机，遂上表天子，请兵伐之。褚太后问计于群臣，殷浩奏道：“赵王虽暴虐无道，乃拥十州之地，未可伐也。可先遣使往封凉州张重华，使攻长安、洛阳，我再出兵攻其江淮以北，则庶为万全之计。”太后准奏，于是遣御史俞归，至凉州封张重华为西平公。俞归领旨，持节出京，至于凉州，宣晋帝敕旨。张重华欲自为凉王，未肯受诏，且使亲随至馆驿中来见俞归道：“我主公自故刺史张公轨始，世代为晋忠臣，今封爵竟不如鲜卑，何也？”俞归笑道：“先生失言，非为此论。昔三代之王，爵至贵者莫如上公。及周德之衰，吴楚南蛮之地始僭称王号，而诸侯不攻其非，盖以蛮夷视之也。当时假使齐、鲁称王，诸侯岂不八方奋起，鸣鼓以攻之乎？汉高祖封韩信、彭越为王，寻即谫灭，盖亦权宜之计，并非真心以待之。今天子以贵主上忠贤，故爵以上公，任以方伯之重，宠荣极矣，岂鲜卑、夷狄所可比哉！且某闻功有大小，赏有轻重，今贵主上始继立凉州，若封为王，若使率河右之众东平胡羯，修复陵庙，迎天子返归洛阳，则将何职爵复以加封？望回复贵上，再思再想可也。”亲随回宫，即将天使之言回告凉主。张重华闻之，乃排设香案，大礼参拜天使，拜受西平公之爵。时雍州刺史杨初闻说凉州已受晋朝之封，亦遣使入建康称藩。朝廷大喜，诏封杨初为雍州刺史、仇池公，仇池自此亦归降晋室。
永和四年四月，后赵秦公石韬受石虎宠爱，石虎欲立为太子，但因世子石宣为长，尚犹豫不决。忽一日石宣偶违赵王指令，石虎当即怒道：“孤甚悔当初未立石韬为太子也。”石宣恨恨而退。此言被石韬闻之，因此更加傲慢无忌，便常以太子自居。因在太尉府建造殿堂，命名为宣光殿，横梁长达九丈，与天子规制相同。石宣闻其殿名，竟犯自己名讳，于是勃然大怒道：“宣光，宣光，你欲使我光，我便先让你净！”遂引兵至太尉府，杀其工匠，截断横梁，拂袖而去。石韬怒不可遏，复将横梁加长到十丈，另聘工匠监造大殿。石宣闻说此事，乃谓亲信杨杯、牟成、赵生道：“此子竟敢如此傲慢刚愎，皆因我父宠爱，欲立之耳！你等若能替我将其诛之，某即位入主西宫，则必将其今之封国郡邑全都分封尔等。石韬死后，主上必亲临其丧，到时我等可行大事，蔑不及矣。”杨杯等人领诺而出，怀揣利刃，日夜游荡于太尉府左近，寻找时机而动。八月，杨杯等三人闻石韬出游龙华寺，住于佛舍之中，于是佯为香客入寺，藏身殿侧游廊柱后。待石韬行经之时，便一拥而出，将其砍断手脚、挖目穿腹刺死，其后趁乱而逃。石韬亲随因未带兵器，不敢追击，只得收敛石韬之尸，归报赵王。
石虎见爱子被刺，乃抚尸大哭，哀恸欲绝，良久方复。遂令厚加殡葬，欲下诏亲临其丧。司空李农谏道：“害秦公者今未知是何人，尚潜于暗处，陛下銮舆未宜亲出。”石虎大悟，因怀疑是石宣主使杀害石韬，其本意乃在于图己，欲谋夺帝位。乃欲在宫内召见石宣擒之，但恐其不至，于是遣使至太子西宫报信，谎称其母杜后因悲哀石韬之死过度，因而病危，欲见石宣嘱以后事。石宣见来使说得合乎情理，并未察觉赵王已怀疑到自己头上，便即入朝，至中宫探视母病，遂被扣留拘禁。建兴人史科知道石宣策划杀害石韬计谋，因而出首告发。石虎便派人去抓杨杯、牟成，但其二人皆已逃出邺都，只抓到赵生。经过追拷，赵生不抵酷刑，只得全部招供。石虎听毕愈加悲愤，于是令将石宣囚在坐具贮库，以铁环穿其下颏上锁，拿来杀害石韬之刀剑凶器，令石宣舔食上面血迹。石宣哀鸣嚎叫不已，声震殿宇。
佛图澄当时在邺宫闻到石宣哀嚎之声，问明其事，于是来见石虎谏道：“石宣、石韬皆陛下亲子，今若为石韬再杀石宣，乃是祸上加祸。陛下如能恕石宣，则福祚可延；若定杀石宣，其死后当化彗星，横扫邺宫。”石虎暴怒不听，令在邺城北堆柴，上架设横杆，安置辘轳，绕以绳索，傍竖坐梯。遂将石宣押至柴堆，令石韬所宠宦官郝稚、刘霸揪发拽舌，拉石宣登梯升椅，将绳索套在颈中，转动辘轳绞上。复砍断石宣手脚，挖眼穿腹，使其被害惨状一如石韬被杀之时，然后点火引燃柴堆。石虎率昭仪以下数千人登中台观刑，令取石宣骨灰，分别撒至诸门十字路中，使国中万民踩踏。又杀石宣妻儿九人，另黜废石宣母后杜氏，贬为庶人。石宣幼子方数岁，为石虎平素所爱，因此意欲赦免。大臣李农等恐其长成人后报复，乃夺出石虎怀抱。小儿牵石虎衣襟大叫大闹，以至于扯断腰带，终被杀之，石虎因此得病。李农又杀石宣左右三百五十人，全都车裂肢解，后抛尸漳水。太子宫被改作饲养猪牛之地，卫士万余人皆被贬谪戍卫凉州。因石韬被杀前大臣赵揽曾对石虎进言说“宫中将有变故，宜加防备”，石虎至此疑其与石宣通谋，怒而杀之。乃立石世为太子，以刘昭仪为王后。