399年，孙恩带人攻陷了会稽城，刘牢之统率大军东征，与卫将军谢琰联合进击孙恩，屡战屡胜，斩杀其许多军士。刘牢之因功被拜为前将军、都督吴郡诸军事。

　　第二年，孙恩又乘机攻占会稽，杀害卫将军谢琰。刘牢之晋拜镇北将军、都督会稽五郡，再次率部东征，进驻上虞，派兵戍守诸县城池。

　　孙恩攻克吴国，杀害吴国内史袁山松。刘牢之派参军刘裕讨伐孙恩，刘裕所部兵力不足千人，与孙恩数万人交战，大获全胜。

　　不久，孙恩战败自杀，刘牢之声威大震。自投靠司马元显以来，刘牢之达到了人生的高光时刻。

　　花开两朵，各表一枝。401年，孙恩走水路进攻京口，逼近建康，桓温的儿子桓玄曾被司马道子委以军事重任羽翼渐丰，以勤王起兵为名调兵遣将暗暗控制了建康地区。

　　402年，朝廷打算讨伐拥兵叛乱的桓玄，任命刘牢之为前锋都督、征西将军，兼任江州刺史。

　　司马元显派遣使者同刘牢之商议讨伐桓玄的有关事宜。使者张法顺是个颇得司马元显宠信的奸滑小人，见刘牢之支支吾吾，建议司马元显当机立断杀掉刘牢之，司马元显说正在用人之际不斩大将。

　　桓玄悄悄派刘牢之的族舅何穆劝阻刘牢之说，桓公豪门大族实力强大，与桓公为敌几无胜算，如果战败了，不光自己全军覆没，还会遭到灭族之灾。

　　所谓鸟尽弓藏，兔死狗烹。即使战胜了，你也会被狭隘的司马元显所不容。所谓识时务者为俊杰。不如现在调转戈矛，向桓公投诚，保住实力进而保住功名富贵。

　　刘牢之见当时司马家族最能干的谯王司马尚之已被桓玄打败，自己的部队军心沮丧士气低落，非常认同族舅的说法。于是派遣使者与桓玄联络。

　　听说主帅要背叛朝廷，刘牢之的外甥何无忌与部将刘裕极力劝阻说，“常言道，一山难容二虎。你带军队投靠了桓玄，就得服从他的号令，如果不服从，后果一样不堪设想。养兵千日用兵一时，临阵变节是为将者大忌，坏了江湖名声，以后没法抬头做人。再说还没有交战就说一定会失败，是不是言之过早？何况咱们北府军的战斗力也不容小觑。”

　　话虽如此，刘牢之早年与慕容垂强强对决，全军覆没的惨剧历历在目，要不是他的马跑得快，自己早已作古十几年了。自己九死一生侥幸逃得了性命，还是免不了被革职查办。

　　如今他不愿重蹈覆辙，不愿再次与强势的桓玄火并。吃一堑长一智。惨痛的经历使他听不进任何人的劝阻，执意令儿子刘敬宣投降桓玄。

　　不费一兵一卒就把威名远扬的北府兵收入麾下，桓玄大喜过望，设宴款待刘敬宣，请刘敬宣一同观赏自己收藏的名人字画。

　　没有了刘牢之北府军的守护，建康很快陷落，司马元显父子被捕后悉数被处死。

　　桓玄害怕北府军铁板一块于己不利，任命刘牢之为征东将军、会稽太守，将其调离京口。刘牢之预感不妙，后悔没听刘裕的规劝，长叹道：“这么快便削夺我的兵权，我真的大祸临头了！”

　　刘敬宣说：“想不到英武果敢的桓玄没容人的雅量，是个出尔反尔笑里藏刀的人，既然如此不如先下手为强，杀向丞相府，先结果了他的性命再说。”

　　刘牢之想：他的府邸有重兵把守，岂能随便就杀进去？即使侥幸得了手，也难以全身而退。犹豫再三，打算向北投靠他的女婿广陵相高雅之，于是召集众将领商议决策。

　　参军刘袭说：“将军早年反王恭，不久以前反司马元显，如今又打算反桓玄。一个人一生当中三次反叛，顶天立地威风凛凛的无敌将军变成了贪生怕死畏首畏尾苟且偷生见风使舵的亡命徒了，还有何面目立足于天地之间呢？！”说罢，起身扬长而去。

　　刘牢之手下将佐和桓玄并没有水火不容，在弱势的高雅之和强势的桓玄之间，他们宁愿选择桓玄，于是纷纷离开刘牢之。

　　而刘敬宣在此之前返回京口转移家室，过了约定的时间还没有回来，刘牢之估计是被刘袭杀害邀功领赏去了。

　　哀莫大于心死。刘牢之想到自己戎马一生出生入死，不仅不能荣宗耀祖，连家室都难以保全，甚至自己也性命堪忧，于是绝望地悬梁自尽了。

　　不久，刘敬宣返回，不清楚父亲何故如此。但为躲避桓玄陷害举家外逃不得延误，于是来不及安葬父亲，便急忙投奔姐夫高雅之。

　　刘牢之手下的将佐官吏感念刘牢之生前知遇之恩，代为操办丧事，将刘牢之运回京口安葬。

　　刘牢之自缢身亡的事件不胫而走，桓玄闻讯不仅没有痛心疾首，反而下令开棺斩首，将尸体暴露在街市上示众。

　　呜呼！刘牢之带了作战勇敢的北府军来降，少折了桓玄多少兵马，给了桓玄多大的助力，不给加官晋爵也就算了，人都已经死了，何至于此？！

　　看来刘牢之真是看错了桓玄，企图通过带军投靠来保富贵的想法简直就是痴人说梦，投靠桓玄就是自投罗网。

　　那么刘牢之何以结怨桓玄呢？原来王恭和桓玄是至交好友，王恭被抓时，遇见从前的同僚戴耆之县令，说：“我有个庶子藏在乳母家中，请你帮我送到桓玄家寄养。”桓玄后来真的代为抚养，并为庶子设立灵堂让他祭吊王恭。后来桓玄还带兵想为王恭复仇，可见桓玄对王恭是有情有义之人。刘牢之即使不自裁也难逃一死，这一点刘牢之感觉是对的。

　　事后来看，刘牢之对王恭和司马道子父子势不两立确是站在忧国忧民立场之上的，直来直去，不讲究策略方法莽撞行事才导致惨败。而刘牢之关键时刻背叛劫杀王恭，不是为国除奸，而是损人利己卖友求荣，是其一生抹不掉的污点。

　　而桓玄因个人恩怨，不顾国家安危，对有功降将赶尽杀绝，连尸首都不放过，可见心胸之狭窄，人心之狠毒，对于自身的威望损害极大。