刘惔之语，令众朝臣面面相:“我是根据以前与桓温赌博的经验得出的判断。桓温是个博大玩家，下注必下大注，没有十足胜算，他决不轻掷。由此，蜀地必为其所得!”停顿片刻，刘惔又语出惊人，“桓温克蜀之后，势必会专制朝廷矣”。桓温进军成汉的战船早已建造，船钉都是当年陶侃有意积存起来的竹头做的。桓温的水军沿着七百里三峡，从长江逆流而上，两岸山峰连绵，重密叠峰，猿声不绝。有一个将领驶船靠岸，抓到一只小猿，母猿跟着船队，沿岸奔跑，号之声悲不忍闻。母猿跑了一百多里，从高峰上跳到系着小猿的船上，立即气绝，有人剖开它的肚子，肠子已寸寸断裂。这事传到桓温那里，他勃然大怒，当即贬了那个将领。
人们因此传唱道:“巴东三峡巫峡长，猿鸣一声泪湿裳。”经过这个事件，桓温所部进军时的纪律更严明。347年农历二月，桓温的晋军忽然出现在蜀地的青衣县(今四川青神县)。天天酒肉美女的李势闻报，惊骇异常，简直不敢相信这一切是真的。惶急之下，他命令叔父右卫将军李福、堂兄镇南将军李权、前将军坚等，率数千人从山阳向乐山附近集结。众将打算在氓江南岸设下埋伏，等待晋军自投罗网，坚却坚决反对。于是，成汉军从青衣江北的琦渡江向键为都进发。桓温大军继续北上，三月进抵彭山县南的彭模(今四川彭山东北)。两支大军的决战一触即发。
乐山位于岷江、大渡河、青衣江三江交汇处。氓江由北偏东向南流，青衣江由西北汇入，大渡河由西偏南而来。成汉各将领的计划是趁着晋军立足未稳，在乐山以北的岷江西岸晋军北上的必经之路设伏，一举将其歼灭。但成汉主将昝坚则判断桓温将从乐山沿着江东岸进军，因此打算引军北撤至稍远处的彭山，再与晋军决战。从战争后来的发展局势来看，是成汉高级将领之间的分，导致这支人数并不占绝对优势的军队军令不一，将领各行其是，最终被温各个击破。
桓温将进攻的大本营设在彭模，有军中参谋建议兵分两道，异路而进可以分解成汉部队的兵力。先锋袁乔再次提出准确的判断:“现在，我军深入万里，胜则大功可立，败则一人无存，应当合势齐力，以取一战之大捷。如果兵分两路，则众心不一，假如一路败北，全盘皆输。当务之急是全军而上，扔掉锅碗，每人只带三天于粮与敌决战，定可大获全胜。”桓温采纳了袁乔的建议。他留下参军周楚、孙盛二人在彭模大本营中保护重，自己则亲率主力从山阳出氓江南岸。当成汉军坚率部抵达键为郡时，发现自己的判断与桓温所部的实际进军路线不同，于是又从沙头津再次渡江拦截。
成汉军右卫将军李福率所部向桓温彭模大本营发起进攻，遭到周楚、孙盛的猛烈还击，没有得手，只好退却。桓温所部主力则与守在北上道路上的成汉镇南将军李权所部展开激战。由于成汉军队一再分兵，李权所部无法抵抗桓温大军的强烈攻击。桓温三战三捷，所向无敌。李权全军溃散、述回成都。
桓温这支远征军穷追猛打，进展神速。当坚所部北上以后，桓温大军已经抵达距离成都不远的十里陌阵地。咎坚这支接连跑数天的疲意之师，一直没有发现晋军主力，在终于看到威武雄壮的晋军主力后，立刻军心大乱、未战即溃。成都近郊的成汉镇军将军李位都率部投降。李势调集残余兵力，欲与桓温在成都域下决一死战。
双方在成都城西南两公里处的笮桥展开了一场殊死搏斗。这场大战异常惨烈。桓温所部前锋失利，前锋袁乔退却，参军龚护阵亡，乱一直落到桓温的战马之前，军心震恐，个个欲退，形势万分危急。主帅桓温也有些心惊，便下令鸣金收兵。可是，惊恐万状的传令官在极度慌乱之中，错误地命令鼓手擂起了总攻的战鼓!隆隆战鼓声惊天动地，振奋人心…将士们战胜了恐惧，战胜了死亡的威胁。一时间，晋军吶喊声四起，义无反顾地冲向迎面而来的成汉军。
前锋官袁乔听到总攻的鼓声，勒马回身，挥剑冲到队伍的前列，与敌拼杀。面对视死如归的晋军将士，成汉军队被震慑住了，继而军心大乱大败而，士兵被斩杀甚众。晋军再次大破成汉军，直抵成都域下。桓温命令部队焚烧各个城门。成汉兵士惶惧万分，无复斗志。
李势投降
至此，李势知道自己的“大汉”已经灰飞烟灭，呆坐殿上。中书监王嘏等人劝他出降。中冯孚认为:“东汉时吴汉伐蜀、尽诛公孙氏。现在晋朝的檄文上又明确记载着不李姓一族”，即使出降，恐怕也不李势越想越怕，趁夜逃出东门，迎头赶上身边只有一两个从人的大将得活。
一起往萌关逃窜。他眼见众叛亲离，大势已去，逃又能逃到哪里，弄不好亡中就被人割了脑袋邀功。思前想后，他觉得还是投降，兴许还能保住性命。李势的降表送给桓温，桓温大喜，接受投降。李势双手反绑，用牛车拉着空棺材，来到晋军的大营前投降。桓温亲自解下李势的绳索，焚烧了棺材，正式举行了受降仪式。成汉小朝廷，自李势在302年起兵，至此经六世，共四十六年。受降后，在成都的李氏皇族都被送至建康，由于属于“自首归命”，李势在东晋得封归义侯，待遇优厚，直至361年病终于家。李势父子贪淫残暴，竟全得善终，这使笃信因果的人们心里总有些愤愤不平。
桓温灭蜀的个人收获之一，是纳李势的妹妹为妾。据《世说新语》记载，李势的妹妹身材窈窕，容色美丽。桓温回到江陵之后，总是将其藏在自己的书斋内，宠爱有加。后来，桓温之妻南康长公主得知，妒火中烧，带领几十个女仆，手提利刃，赶往藏娇金屋，准备杀了李氏。当南康长公主到来时，李氏正在梳头，只见她长长的青丝拖在地上，肤色如同白玉一般。李氏见到南康长公主，下拜说:“国破家亡，无心在此，今日被杀，正是本心。”南康长公主见状，愧而去。南朝虞通之的《妒记与此稍有不同，但记载得更为生动、有趣:“温平蜀，以李势女为妾。郡主凶妒不即知之。后知，乃拔刀往李所，因欲斫之。见李在窗梳头，姿貌端丽，徐徐结发，敛手向主，神色闲正，辞甚凄婉。主于是掷刀前抱之，日:“阿子，我见汝亦怜，何况老奴(指桓温)!遂善之。”这就是成语“我见犹怜”的来历。
