桓温逡巡观望，耽误了大好时机，一切皆如郗超所料——先前开凿的水道（桓公渎）因为gān旱水位下降，不能再凭此水道运粮。晋将袁真又没能如期打通石门（汴口），此条水路也断绝。延至十月，燕将李邽又率兵切断桓温陆路粮道。
至此，整个战事开始向燕军一方倾斜。
燕将慕容宙率一千骑兵与晋军相遇，他对属下说：“晋人轻剽，怯于陷敌，勇于乘退，应先佯败诱使他们来进击。”
果然，两百多燕军骑兵前来挑战，打了一会儿就佯装败逃。晋军随后猛追，正陷慕容宙埋伏圈，一战就损失几千人马，“军人夺气”。
接连下来，桓温数军皆败，粮储不接，听闻前秦援军又要赶到，无奈之下，他只得下令焚毁舟船，尽弃辎重铠仗，从陆路急行军撤退。
桓温从东燕（今河南汲县）出仓垣，沿途也不敢喝河水，怕燕军下毒，每每派兵士凿井取饮。又累又饿只有一大肚子水饱的晋兵仓皇回逃，日夜兼行，七百里马不停蹄。
燕将个个摩掌擦拳，自告奋勇要追杀晋兵。
枋头之败阻帝业（2）
燕国吴王慕容垂老谋深算，说：“现在不可急追。桓温撤兵惶恐，必严设后备，挑选jīng锐军士殿后，回击有准备之军，不易得手。晋兵昼夜疾趋，心中必庆幸我们没有发兵追及。等他们跑累了，力尽气衰之时，我们一举攻击，肯定大胜。”
于是，慕容垂不慌不忙，亲率八千jīng骑行蹑于晋军之后，一路尾随。数日之后，思忖晋兵已力乏，慕容垂忙下令：“可以直击桓温军队！”
于是，燕兵个个扬缰跃马，手持利矛，在襄邑（今河南睢县）追及晋军。晋军惶急之下，起先还挣扎抵抗，不久，先前回到襄邑东涧的燕国范阳王慕容德四千伏兵也忽然而起，大叫杀至，双方夹击，大破晋军，斩首三万余级。逃至谯郡，桓温军又遭燕将苟池截击，又损失上万人马。
其实，早在桓温失败之前，前秦两位大臣之间的对话中，早有人预料到日后的结局。前秦太子太傅封孚问另一位大臣申胤：“桓温士众qiáng整，乘流猛进，今大军逡巡高岸，兵不接刃，结果会如何呢？”申胤答道：“从桓温现在的势头，似乎大有可为。但以我的观点，他必定不会成功。因为晋朝皇室衰弱，桓温专制其国，晋廷朝臣未必和他同心。所以，桓温得胜，是晋臣不愿见到的结果，一定会千方百计阻挠其事。同时，桓温骄而恃众，怯于应变，以大军深入，放着好机会不加以利用，反而持重观望，欲图不战而取全胜。如果日后晋军乏粮，军心摧沮，肯定会不战自败。”申胤一席话，几乎是百分百预言了枋头之役。因此，内部之间的三心二意不团结，是东晋群臣一直不能北伐胜利的最关键因素。
11月，桓温收集散余兵士，在山阳（今江苏淮安）屯军，稍稍才能喘口气。此次北伐，就以桓温的完全失败而告终。
大军显败而还，晋帝仍派人携牛酒至山阳犒军，并遣会稽王司马昱于途中迎接桓温。祸不单行，桓温之妻南康公主不久也病逝。
桓温郁闷至极，深以枋头之败为耻。同时，他差遣百姓大筑广陵城，自己率军移镇其中。由于屡起兵役，又加上瘟疫流行，百姓困苦，死者近半，一时间远近嗟怒，桓温威望渐损。
嗟叹英雄业不竟（1）
——桓温的最后结局
桓温枋头大败后，拉不出屎来赖茅房，诿过于人，上表朝廷说是因为袁真没有打开石门水路，才使晋军丧失了水上退路，要朝廷治其罪。袁真当然不服，认为桓温诬陷自己，也上疏“表（桓）温罪状”。晋廷不置可否。桓温虽败，军政大权仍齐集手中，故而晋廷根本不敢表态。袁真一怒之下，踞寿chūn城向前燕投降。
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chūn，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chūn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“以帝素谨无过，而chuáng笫易诬”，就报称司马奕一直是阳萎没有性功能，在藩王位子时与内宠相龙、计好、朱灵宝三人搞同性恋，称司马奕与嫔妃所生的三个儿子其实是那三个男相好的种，并称司马奕欲立这几个“杂种”为皇嗣“建储立王，倾移帝基”。同时，桓温、郗超还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：“我本来就怀疑有此事。”这位太后深知晋室不兴，权臣势重，司马奕又非自己亲生，阻止也无济于事，不如顺水推舟。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，“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yīn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，“莫有识其故者，百官震慄。（桓）温亦色动，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she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“著白帢单衣，步下西堂，乘犊车出神shòu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，乃杜塞聪明，无思无虑”，终日酣饮，有宫人生下孩子，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。