。百官皆于南州祖道，都邑尽倾。军次湖陆，攻慕容将慕容忠，获之，进次金乡。时亢旱，水道不通，乃凿钜野三百余里以通舟运，自清水入河。将慕容垂、傅末波等率众八万距温，战于林渚。温击破之，遂至枋头。先使袁真伐谯梁，开石门以通运。真讨谯梁皆平之，而不能开石门，军粮竭尽。温焚舟步退，自东燕出仓垣，经陈留，凿井而饮，行七百余里。垂以八千骑追之，战于襄邑，温军败绩，死者三万人。温甚耻之，归罪于真，表废为庶人。真怨温诬己，据寿阳以自固，潜通苻坚、慕容。
帝遣侍中罗含以牛酒犒温于山阳，使会稽王昱会温于途中，诏以温世子给事熙为征虏将军、豫州刺史、假节。及南康公主薨，诏赙布千匹，钱百万，温辞不受。又陈息熙三年之孤，且年少未宜使居偏任，诏不许。发州人筑广陵城，移镇之。时温行役既久，又兼疾疠，死者十四五，百姓嗟怨。
袁真病死，其将硃辅立其子瑾以嗣事。慕容、苻坚并遣军授瑾，温使督护竺瑶、矫阳之等与水军击之。时军已至，瑶等与战于武丘，破之。温率二万人自广陵又至，瑾婴城固守，温筑长围守之。苻坚乃使其将王鉴、张蚝等率兵以救瑾，屯洛涧，先遣精骑五千次于肥水北。温遣桓伊及弟子石虔等逆击，大破之，瑾众遂溃，生擒之，并其宗族数十人及硃辅送于京都而斩之，所侍养乞活数百人悉坑之，以妻子为赏。温以功，诏加班剑十人，犒军于路次，文武论功赏赐各有差。
温既负其才力，久怀异志，欲先立功河朔，还受九锡。既逢覆败，名实顿减，于是参军郗超进废立之计，温乃废帝而立简文帝。诏温依诸葛亮故事，甲仗百人入殿，赐钱五千万，绢二万匹，布十万匹。温多所废徒，诛庾倩、殷涓、曹秀等。是时温威势翕赫，侍中谢安见而遥拜，温惊曰：“安石，卿何事乃尔！”安曰：“未有君拜于前，臣揖于后。”时温有脚疾，诏乘舆入朝，既见，欲陈废立本意，帝便泣下数十行，温兢惧，不得一言而出。
初，元明世，郭璞为谶曰：“君非无嗣，兄弟代禅。”谓成帝有子，而以国祚传弟。又曰：“有人姓李，兒专征战。譬如车轴，脱在一面。”兒者，子也；李去子木存，车去轴为亘，合成“桓”字也。又曰：“尔来，尔来，河内大县。”尔来谓自尔已来为元始，温字元子也；故河内大县，温也。成康既崩，桓氏始大，故连言之。又曰：“赖子之薨，延我国祚。痛子之陨，皇运其暮。”二子者，元子、道子也。温志在篡夺，事未成而死，幸之也。会稽王道子虽首乱晋国，而其死亦晋衰之由也，故云痛也。
温复还白石，上疏求归姑孰。诏曰：“夫乾坤体合，而化成万物；二人同心，则不言所利。古之哲王咸赖元辅，姬旦光于四表，而周道以隆；伊尹格于皇天，而殷化以洽。大司马明德应期，光大深远，上合天心，含章时发，用集大命，在予一人，功美博陆，道固万世。今进公丞相，其大司马本官皆如故，留公京都，以镇社稷。”温固辞，仍请还镇。遣侍中王坦之征温人相，增邑为万户，又辞。诏以西府经袁真事故，军用不足，给世子熙布三万匹，米六万斛，又以熙弟济为给事中。
及帝不豫，诏温曰：“吾遂委笃，足下便入，冀得相见。便来，便来！”于是一日一夜频有四诏。温上疏曰：“圣体不和，以经积日，愚心惶恐，无所寄情。夫盛衰常理，过备无害，故汉高枕疾，吕后问相，孝武不豫，霍光启嗣。呜噎以问身后，盖所存者大也。今皇子幼稚，而朝贤时誉惟谢安、王坦之才识智皆简在圣鉴。内辅幼君，外御强寇，实群情之大惧，然理尽于此。陛下便宜崇授，使群下知所寄，而安等奉命陈力，公私为宜。至如臣温位兼将相，加陛下垂布衣之顾，但朽迈疾病，惧不支久，无所复堪托以后事。”疏未及奏而帝崩，遗诏家国事一禀之于公，如诸葛武侯、王丞相故事。温初望简文临终禅位于己，不尔便为周公居摄。事既不副所望，故甚愤怨，与弟冲书曰：“遗诏使吾依武侯、王公故事耳。”王、谢处大事之际，日愤愤少怀。
及孝武即位，诏曰：“先帝遗敕云：‘事大司马如事吾。’令答表便可尽敬。”又诏：“大司马社稷所寄，先帝托以家国，内外众事便就关公施行。”复遣谢安征温入辅，加前部羽葆鼓吹，武贲六十人，温让不受。及温入朝，赴山陵，诏曰：“公勋德尊重，师保朕躬，兼有风患，其无敬。”又敕尚书安等于新亭奉迎，百僚皆拜于道侧。当时豫有位望者咸战慑失色，或云因此杀王、谢，内外怀惧。温既至，以卢悚入宫，乃收尚书陆始付廷尉，责替慢罪也。于是拜高平陵，左右觉其有异，既登车，谓从者曰：“先帝向遂灵见。”既不述帝所言，故众莫之知，但见将拜时频言“臣不敢”而已。又问左右殷涓形状，答者言肥短，温云：“向亦见在帝侧。”初，殷浩既为温所废死，涓颇有气尚，遂不诣温，而与武陵王晞游，故温疑而害之，竟不识也。及是，亦见涓为祟，因而遇疾。凡停京师十有四日，归于姑孰，遂寝疾不起。讽朝廷加己九锡，累相催促。谢安、王坦之闻其病笃，密缓其事。锡文未及成而薨，时年六十二。皇太后与帝临于朝堂三日，诏赐九命衮冕之服，