王懿等人为刘裕大军扫清了西进的障碍，刘裕大军顺利西上，抵达浔阳以东以北的雷池地区。卢循军自撤离建康以后，连续遭到惨败，急于与刘裕展开一场决战，以重振士气，扭转战局，而刘裕则驻军雷池，不急于对卢循发起进攻。卢循扬言将置刘裕雷池之军于不顾，率领主力部队迳行东下，再次攻击建康。刘裕深知卢循本意是想决战，但是，又拿不定卢循的真实意思，担心卢循真的东下以后，建康出现意外，或者卢循战败，顺流东下进入大海，于是，他提前命令王懿率领二百战舰东下，驻扎在吉阳（疑为安徽省东至县一带），以备不测。十二月二日，卢循、徐道覆率领数万大军顺流而下，战舰蔽塞江面，一眼望不到尽头。刘裕提前一支奇兵渡过长江，登上长江南岸的山岭之上，然后，他亲自挥舞战旗，敲动战鼓，命令全军出击，与敌决战。右军参军庾乐生的战舰畏敌不进，刘裕下令将其斩首，传首全军，于是，全军将士个个奋勇争先，向敌人杀去。刘裕在军中配备了大量威力巨大的弩箭，一时间，万箭齐发，敌人死伤惨重。就在这时，天上突然刮起了东北风，将卢循军的战舰都刮到了长江南岸，而早已在南岸埋伏的晋军，提前准备好了各类火器，从山岭之上向敌舰投掷火把、火箭，霎时，狼烟四起，烟炎张天，烧毁了大量敌舰，江面上的晋军趁势朝敌人猛攻，卢循大败，狼狈逃回浔阳，晋军一直追杀到傍晚，这才凯旋而归。

于是，刘裕将王懿从吉阳召回，命其重新担任前锋，留下辅国将军孟怀玉驻守雷池，大军随后向浔阳扑来。卢循听说刘裕将强攻浔阳，不敢恋战，打算向豫章（江西省南昌市）南撤，于是，在左里（江西省都昌县境）全力构筑防御工事，切断鄱阳湖的航道，以阻挡晋军南下。

十二月十八日，雷池大战半月以后，晋军被阻挡在左里。刘裕将下令出战，而手持的令旗旗杆却突然折断，令旗也掉到了水中，将士们都十分害怕，以为这是一个不详之兆，而刘裕却朗声笑道：“昔日覆舟山之战的时候，旗杆也曾经折断过，如今旗杆又断了，肯定能够取得大胜！”于是，即命令晋军朝敌人的营栅发起猛攻。卢循守军虽经殊死搏战，但依然无法击退晋军的进攻，卢循乘坐一只小船狼狈而逃，被斩杀及投水而死的卢循士兵大约一万多人。战后，刘裕命令兖州刺史刘藩、中军谘议参军孟怀玉率领轻装部队，跟踪追击卢循残余部众，而刘裕则从左里回到建康，晋安帝派遣侍中、黄门侍郎犒劳刘裕。

雷池和左里两次决战，基本上消灭了卢循的主力，卢循搜集散兵游勇，尚有数千人之众，他带着这数千人马一路朝广州逃去，徐道覆则退往始兴。刘裕临时指令建威将军褚裕之为广州刺史，朝廷任命其为都督交州广州诸军事、建威将军、领平越中郎将、广州刺史。

第二年即义熙七年（公元411年）一月，刘藩率领孟怀玉等诸将追到岭南，二月五日，孟怀玉所部经过一个月的围攻，终于攻陷了徐道覆固守的始兴，将徐道覆斩杀。与此同时，卢循一路南撤，路上搜集残兵败将，行至广州，将固守此地的孙处包围了二十多日。当时，沈田子所部已经加入刘藩战斗序列，协同刘藩、孟怀玉进攻始兴，听说广州孙处被围的消息，沈田子对刘藩说：“广州城池虽然坚固，但却是敌人的老巢，如今卢循前去围困，也许城内会发生变故。况且，孙处兵力薄弱，难以坚持很久。假使卢循再度占领广州，将恢复元气。下官与孙处患难与共，远渡大海，历经千难万险，才攻克广州，岂能坐视不救！”四月，沈田子率领本部人马南下增援。孙处看到沈田子的援军到来，不禁大喜，城内守军士气随之大振。沈田子背水列阵，身先士卒，朝卢循军发起进攻，一战将其击溃，杀死敌军一万余人。于是，沈田子与孙处合兵一处，追击卢循残部，又分别在苍梧（广西省梧州市）、郁林（广西省桂平县）、宁浦（广西省横县），三战三捷，将卢循赶出了广州地界。此时，孙处却身染重病，于是，部队停止追击，回到了广州，不久，孙处即在广州病死。当时，兵荒马乱之后，盗贼四起，沈田子率军四处出击，经过一个多月的战斗，将广州各处盗贼全部平定，等广州刺史褚裕之来到广州以后，沈田子这才率军返回京师。

当初，九真（今越南河内以南、顺化以北地区）太守李逊发动叛乱，东晋交州刺史杜瑷将其诛杀，杜瑷死后，东晋朝廷即任命其子杜慧度继任交州刺史。此时，朝廷的诏书尚未送达，而卢循却已经袭占了合浦（广西省合浦县），向交州（治所龙编，今越南河内市）杀来。杜慧度率领交州地方部队在河内东北的石碕击败卢循军，生擒卢循长史孙建之。卢循虽然战败，但仍有三千部众，均是百战余寇，而李逊的儿子李弈、李脱等人也招集当地山民，发动叛乱。卢循得知李奕等人与杜氏有仇，就派出使者请求与李奕等人联合，于是，李奕等人率领五六千当地山民，接受卢循的指挥。四月二十四日清晨，卢循所部推进到龙编（越南河内市）南郊渡口，此时，卢循、李奕之众将近万人，龙编城岌岌可危，而对于卢循而言，也是势在必得，他下令全军攻陷城池以后，再吃早饭。杜慧度将家中的财产倾囊拿出，以犒赏全军，然后，率军出城与卢循所部交战，杜慧度的弟弟交趾太守杜慧期、九真太守杜章民率领水陆混合军团，杜慧度则亲自登上舰桥指挥，向卢循战舰发射火箭、投掷火炬，陆军在两岸乱箭夹击，一时间，卢循战舰全部起火，彻底崩溃。卢循中箭，自知难以逃脱，先将妻子和十余名儿子毒死，然后，招来姬妾问道：“谁能随我而死？”多数人说：“鸟雀尚且偷生，一起去死，实在很难。”也有的姬妾说：“大人尚且要死，我岂能苟活！”卢循下令将不愿从死的姬妾全部毒死，自己则投水而死。杜慧度将其尸体从水中捞出，斩首，并斩杀了卢循之父卢嘏、卢循的两个儿子、亲属录事参军阮静、中兵参军罗农夫、李脱等人，全部将人头传到建康。东晋朝廷加封杜慧度为龙编县侯，食邑千户。

持续11年之久的孙恩、卢循之变，就此被平定。