此時，桓玄在江陵也準備得差不多了，聽聞桑落洲之戰楚國失敗後，他決定親自領軍坐船東下，並且帶上了被挾持的晉安帝，任命前秦的前太子符宏為先鋒開路，自己任中路大軍的主帥壓後。金鼓齊鳴，旌旗逶迤，迎向劉毅。
此時，劉毅等人率領的北府軍也早就趕往江陵的路上，五月，與桓玄率領的楚軍相遇於崢嶸洲。
崢嶸洲，在長江流經湖北之地的一個小島，大概在今天的湖北黃崗西北長江中，不過千年江水的衝刷，現如今早已消失不見，隻是在當時，這個崢嶸洲還是長江之中一個頗為重要的落腳點。
桓玄一方的船大部分是奪自原來建康水軍的船隻，還有一小部分是收自荊州水軍，樓船高大堅固，數量也很多，桓玄這次東征可是帶著他的全部家當，二萬多人幾代都是效忠於桓氏，可以說是桓氏的死忠，而劉毅這邊隻有不到一萬人的規模，而且他們的船隻是臨時趕製而成，船隻的大小與排水量上自是不能和桓玄一方相比。
在古代的水軍作戰之中，要麼就是憑著船身高大直接撞翻對方的小船，這是以勢取勝，或是用火攻之法，這就是取巧，再就是船舷相接的白刃戰，這就是憑真功夫了。不過這種作戰方式的傷亡數目一向很大。而劉毅一方的船隻太矮，連個橋都搭不到對方的船上，加上對方人多勢眾，這次作戰對北府軍是一個極為嚴峻的考驗。
而桓玄麵對劉裕大軍又開始犯糊塗，他居然異想天開的想要招安劉裕等人。要是劉裕等人不戰而降，這次也能掙回麵子不是？桓玄當時是這樣對手下人說的，“劉裕等人不識天命，妄圖與我對抗，這樣是不正確的，隻要他們解散軍隊，向我投降，我可以在大楚朝廷中為他們留一個位置。”（《晉書。桓玄傳》）
也不知是不是歪打正著還是桓玄的”攻心之計”起了效果，反正這個消息傳到北府軍的耳中時，北府軍中就分成了好幾股意見，當時有許多人建議向尋陽撤退，等待建康的援軍，而劉裕的三弟劉道規這也展現了他的軍事才華，他向眾人說道，
”現在敵強我弱，我們北府軍的軍心就是靠著不斷的勝利而累積而來的，要是我們後撤，桓玄這時從後麵追來，我們的小船也跑不過多遠就要被他們順風順水的大船給追上，就算萬一讓我們退回了尋陽，可尋陽也不是一個堅守之地，難道還要一退再退？再說桓玄他的手下卻是連戰連敗，這心裏肯定也不是能肯定打得贏我們，要不然他還招什麼安？而且兩軍交戰勇者勝，氣勢是最為重要的，人多人少並不是絕對的致勝因素。”
盡管大家都認為劉道規說得有道理，可還是有些猶豫不決，最後劉道規咬牙道，“既然這樣，不如就由我去打頭陣，你們在後麵接應我。”這個建議大家都很讚同。
當年在建康的時候，桓玄就在石頭城的邊上常常擺著幾條快船，船上裝著各種的古玩字畫，別人問他為什麼，桓玄就說道，“兵凶戰危，這些東西還是隨身帶著方便，安全。”打仗的時候帶著古董寶貝，這不是扯淡嗎？當時建康城裏的人就知道桓玄將來肯定成不了大事。這次出征，桓玄又係了幾艘小船放於船隊後麵，既是為了逃命，也是為了保護他的古董字畫，就是不知道跟著桓玄出征的將士看到了會作何感想？有時候習慣和愛好可以害死一個人，這話果然不假。
決戰一開始，桓玄的軍隊船身高大，又人多勢眾，盡管劉道規的軍隊是進攻的一方，盡管北府軍大多都是悍不畏死，並且拚命殺敵，但兩軍沒有接舷之前，靠的隻有弓箭，投石等物，所以一開始北府軍是處於絕對的下風。
但就是這個時候，老天爺又一次幫了北府軍一方，這長江之上突然吹起了東風，劉毅等人大喜，或是點燃小船，或是射出火箭，一時長江之上，火球不斷射向桓玄那一方的船隻，火借風勢，風助火威，桓玄這邊的船被點著了，燃起熊熊大火，船上的士兵不得已隻好跳下大船，劉毅等人看到勝利在望，都是拚命衝殺，受了傷的人還能時不時射死水上的楚軍，楚軍頓時大亂。