盡管此時孫天師的聲勢依然浩大，司馬元顯親自指揮水軍迎擊孫恩，連戰連敗，只得逃回建康，連老牌酒鬼司馬道子都嚇得暫時放棄了喝酒，跑進蔣侯廟整天祈神保佑。但實際上孫恩已錯過了攻取建康的機會，等他慢吞吞地花了數天時間終于到達建康城西的白石壘時，司馬尚之的軍隊已進駐建康，而劉牢之已到達新洲（建康北面長江中的小島，今稱八卦洲），孫恩一度占有的優勢已一去不返。

面對形勢的變化，孫恩知道攻取建康已不可能，只能乘晉軍對他的合圍完成之前，盡快突圍東走。于是，孫恩未攻建康，而是穿過新洲附近的江面（不知為何劉牢之沒有阻擊），出長江，由海道向東北方前進，直奔郁洲（江蘇連云港市東云臺山一帶，當時是一個海島，傳說是西漢初年田橫率五百壯士逃亡之地）。同時，他分偏師攻破廣陵（今江蘇揚州市），殲滅晉軍三千余人，牽制晉軍追兵。

晉寧朔將軍高雅之（就是劉牢之那位在余姚被孫恩打得稀里嘩啦的女婿），受命窮追孫恩，直至郁洲。孫天師也火了，我就算打不過劉裕，還擺平不了你嗎？他回師一場惡戰，再次大敗晉軍，生擒高雅之。

晉軍在廣陵、郁洲又連遭敗績的消息讓當朝掌權的司馬元顯很上火，不過更讓他著急的消息來自西邊。已經控制了大半個晉朝的桓玄，不久前聽說孫恩迫近建康，立即調兵調糧，“忠肝義膽”地表示，他對孫恩侵犯帝都的嚴重事態深表關切，將要親率大軍前來建康勤王。司馬元顯又不是傻瓜，自然清楚得很：桓玄要是進京，還能有什么好事？兩頭都要命，會稽王世子那幾天真是度日如年啊！幸好孫恩行軍緩慢，劉牢之等趕到及時，才算把他攆跑了。

如蒙大赦的司馬元顯連忙以晉安帝的名義下詔，褒獎桓玄的忠心，但既然賊寇已經敗退，就不用再興師動眾了。桓玄一時沒了借口，只得暫時罷兵。但該來的終究會來，司馬元顯不能不早做準備。首先，目前這種危險的僵局必須打破，為了解除家門口的威脅，為了不給桓玄東下提供口實，一定得把孫恩從郁洲趕出去。而要完成這一任務，還有誰是比冉冉升起的北府新星劉裕更合適的人選呢？于是，在這一年的八月，司馬元顯下詔，將屢建戰功的劉裕提拔為建武將軍、下邳太守。劉裕正式成為高級將領，受命組織水軍進攻郁洲，討伐孫恩。

當初劉裕只能指揮幾百名士兵的時候，孫恩已經不是對手，現在他終于能指揮一支像樣的軍隊，孫天師當然更招架不住。兩軍在郁洲一番交戰，孫恩戰敗，被迫棄郁洲南下（被俘虜的晉將高雅之，可能這時被劉裕解救了出來）。十一月，孫恩退到滬瀆，又被劉裕追上。第二次滬瀆會戰中，孫恩軍大敗，繼續南撤。他們在海鹽再戰，孫恩軍又一次被劉裕打敗，再無力支撐，只得再次逃往舟山群島，結束了他最有野心的第四次登陸作戰。

第二次郁洲會戰、第二次滬瀆會戰、第二次海鹽會戰，三仗下來，孫恩軍陣亡及被俘達數萬人之多。他雖然號稱有十幾萬部眾，但那是所有手下教徒，男女老少拖家帶口一起算的數字，真正能作戰的，也就幾萬人。孫恩軍經此慘敗，元氣大傷，一蹶不振。

從整個孫恩第四次登陸作戰的經過來看，那種認為孫恩軍不過是一群烏合之眾，不堪一擊的觀點是值得商榷的。其實，只要去掉與劉裕交戰的部分，孫恩與晉朝正規軍的作戰經歷其實是勝多敗少，打敗過的晉將前有謝琰，后有袁崧、司馬元顯、高雅之等，不能簡單地用無能之輩來看待我們孫天師。孫恩之所以給人留下無能的印象，只是因為他太倒霉了，偏偏遇上劉裕。

九年前，前秦君主苻登與后秦主姚萇在安定交戰時，驚于姚萇的狡詐，曾嘆息說：“此為何人，去令我不知，來令我不覺，謂其將死，忽然復來，朕與此羌同世，何其厄哉！”其實只要換換人名，孫恩更有資格說這樣的話。

劉裕因為在此次戰爭中對付孫恩的卓越表現，聲名和地位都迅速拔高，等孫恩逃回海島時，劉裕已越過眾多的老將，威望在北府軍中僅次于劉牢之了。而劉牢之表現大失水準，行動遲緩，反應遲鈍，不復當年的英勇果敢，給人暮氣沉沉的感覺，也許這正意味著北府軍即將迎來新的時代吧？