王镇恶率军和刘毅的部队展开血战，从中午十二时打到了下午四时，刘毅军不敌。王镇恶命人把朝廷的诏书、赦免书和刘裕的亲笔书信统统交给刘毅，刘毅看都不看，放到火上就烧了。刘毅的部队一听说这次是刘裕亲征，吓破了胆，跑了一大半，王镇恶又力斩刘毅的猛将赵蔡，刘毅军的士气愈发衰落。深夜，刘毅率三百名亲兵冲出了北门，谢纯拒绝逃走，被杀。
刘毅无处可去，暂且投奔了城北的牛牧佛寺。他深夜叩响了寺门，请求入内，僧人拒绝开门，说道：“当年桓蔚来投奔，家师收留了他，却被刘毅杀死，今天我们不敢再接纳外人。”刘毅猛然想起来了。七年前，他率军攻打桓家的时候，追桓蔚追到了牛牧佛寺，和尚释昌收留了桓蔚，刘毅大怒，把释昌杀了。听到和尚的话，刘毅仰天长叹：“我为法自弊，才落得如此田地！”说罢找了棵树，上吊自杀了。
第二天上午，有人上山发现了刘毅的尸体，报告给了王镇恶，王镇恶命人把刘毅的尸体拖到江陵大街上，然后砍下人头，同时把刘毅的儿子、侄子也全部杀死了。
刘裕得到刘毅被杀的消息后大喜。十一月十三日，他率军到达江陵，将郗僧施斩首。
王镇恶帮刘裕除掉了最大的政敌，刘裕代表皇帝，封他为汉寿子。
豫州刺史诸葛长民在讨伐桓玄和卢循之乱中立下了战功，但他为人品行不端，中饱私囊，贪赃枉法，老百姓对他非常不满，他也有自知之明，生怕刘裕惩治自己，等刘毅被灭后就更加担心，寝食难安。诸葛长民找到了刘裕的智囊丹阳尹刘穆之，向他求计。刘穆之担心他趁刘裕还没有回军的时候发动叛乱，为了稳住他，就对他说，刘裕根本没有动他的想法，诸葛长民这才放心。