岛夷桓玄，字敬道，本是谯国龙亢的楚人。是伪晋大司马桓温之子，桓温很喜爱他，临终时嘱令他作为自己的继承人。桓玄七岁的时候，袭承父爵被封为南郡公。登国五年(390)，任司马昌明的太子洗马。桓玄志气无与伦比，总是要以雄豪来称许自己。朝臣议论因为桓温有侵犯帝位的旧迹，所以压制桓玄兄弟，把他贬谪为义兴太守，因此他不得志。不多时就去职。
皇始初年(396)，司马德宗即位，他的会稽王司马道子擅权，信任尚书仆射王国宝，为当时人所憎恶。桓玄游说荆州刺史殷仲堪，要他推举司马德宗的兖州刺史王恭为盟主，共同讨伐王国宝，殷仲堪听从他的意见。恰好王恭派遣的使者也来了，两下在中途相逢，便相约一同举事，并且进表起兵。不久就平定了王国宝等。天兴初年(398)，司马德宗授任桓玄为使持节、督交、广二州诸军事、建威将军、平越中郎将、广州刺史。
后来王恭又与司马德宗的豫州刺史庾楷共同起兵，讨伐其江州刺史王愉及司马尚之兄弟。桓玄和龙骧将军杨..期、荆州刺史殷仲堪等率军响应王恭。桓玄等人进军到了石头。当时司马德宗的征虏将军司马元显一军仍据守在石头，陈列战船拦断淮水口。司马道子出兵，准备屯守中堂，忽然有马被惊，军中骚乱，人马掉进江中的非常多，过了许久才安定下来。桓玄等人不知道建业城已十分危弱，而且王恭不久兵败，桓玄甚为惶恐，就回军到了蔡洲。王恭的司马刘牢之率北府军前来驻扎在新亭。于是司马德宗以桓..为荆州刺史，殷仲堪为广州刺史，桓玄为江州刺史，杨..期为雍州刺史，刺史郗恢为尚书。殷仲堪回军返还南边，就派人宣示桓玄等各军说：“如果不各自散开退回，大军到了江陵，大家都会遭到杀戮。”殷仲堪的偏将刘系原先领兵二千人隶属于杨..期，这时就率领部队退回，桓玄等人大为惊惧，狼狈而走。庾楷也抛弃部下逃奔到南军。桓玄就驾轻舟追赶殷仲堪，到寻阳才赶上，大家共推桓玄为盟主，镇守夏口。司马德宗加授桓玄都督荆州四郡，任命桓玄的哥哥西昌公桓伟为辅国将军、南蛮校尉。司马德宗宠信桓玄兄弟，想要借他们来削减荆、雍各州的势力。
起先荆州遭遇大水，殷仲堪的仓库空竭，桓玄就乘他内部空虚而向他进攻，先派兵袭击巴陵。梁州刺史郭铨正要到他的镇所，半路遇到桓玄，桓玄就派他为前驱。桓玄在夏口发兵，传书与殷仲堪说：“现在我正要入沔，讨除杨..期，屯兵在长江口。如果你对我没有二心，就可杀掉杨广，如若不这样做，我就要率军进入长江。”另外又给桓伟写了书信，要他到期作为内应，桓伟感到惶恐，就把书信拿给殷仲堪看，殷仲堪对他进行一番抚慰，把他送回，到了夜晚就将桓伟扣押起来。殷仲堪派龙骧将军殷迈、振威将军刘山民等人领兵七千人到了西江口。桓玄听说殷迈到来，就同他的亲信苻永道一起带领其帐下部众进行攻击，殷迈等人败走。桓玄屯军巴陵，收集这里的兵众和粮食，又在夏口打败杨广。殷仲堪既然失去了巴陵的积蓄，加之各部将都被打败，江陵恐惧震惊，城内大闹饥荒，军民都以胡麻充饥。当初，殷仲堪收到桓玄的书信时，急忙召杨..期来，杨..期回话说：“江陵没有粮食，用什么来抵御敌军？你可以到我这里来，共同据守襄阳。”殷仲堪认为自己的军队还很完整，没有理由要弃城逃走，又非常担心杨..期不肯来，就欺骗他说：“近来收集粮食，已经有了储存，可以供数万人吃一百天。”杨..期相信了他，就率领步骑兵八千人来到江陵，到达之后，殷仲堪只有饭给他的军队吃。杨..期大怒说：“如今就要失败了！”他不肯与殷仲堪相见，派人在舰船上用箭射桓玄军，桓玄部众也用箭回射，杨..期就退兵回去。桓玄于是率军渡江到了马头，命令各部军队一齐进攻，大败殷仲堪并把他杀死，又杀了杨广、杨..期、殷道护和殷仲堪的参军罗企生等人。
司马德宗任命桓玄为持节、都督荆司雍秦梁益宁江八州及扬豫八郡诸军事、后将军、荆江二州刺史。桓玄大论功赏，以长史卞范之兼任南郡相，对他委以心腹重任。竟然截断长江上游交通，阻绝商旅往来。司马德宗下诏说道：“小人桓玄，已故大司马不善的子息，年轻时心性狡恶，年长后不思悔改，与王恭互相勾结谋划，拥兵侮慢朝廷，多方集合兵马，意在问鼎，窥视皇位。幸赖祖宗威灵，宰相神略，忠义奋发，罪人得以受诛。桓玄等猖狂失却主意，回舟作鸟兽散。本应当乘此机会，歼除奸邪之源，但当时朝中议论各异，朝廷谋略迟疑不决，致使朝廷法令受到阻挠，桓玄得到非分的宠信任用。本希望桓玄会洗心革面，对他小的过错加以惩诫以接受教训，但他却野心不改，对朝廷悖慢日益严重，竟然割据江、湘，擅威于荆、郢，伪托朝命假借名义，手握生杀予夺之权。又对侍中王谧大放厥词，妄图放纵凶险之心，侵犯并攻取京都。无视君主的野心，已见之于他的书信；不甘为臣的行迹，每日每月更加显露。是可忍，孰不可忍？应当明示九伐之法对他予以制裁，以使中原西部得以安宁。尚书令、后将军司马元显可任征讨大都督、督十八州诸军事、骠骑大将军、仪同三司。”于是，以刘牢之为前锋，任征西将军，暂兼江州刺史；又令司马尚之进军沔水。
桓玄听说司马元显将要领兵前来征讨，非常惊骇恐惧，想要保住江陵。长史卞范之劝说桓玄领兵东下，桓玄十分犹豫，卞范之苦苦相劝，桓玄才决定留下桓伟据守江陵，自己率军东下。到了夏口，桓玄就建牙旗传檄说：“案扬州刺史司马元显：其凶暴之性，自幼以来愈加滋长；违犯礼法毁坏教化，轻而易举早有准备。居丧时无一日有哀痛之惑，把丧服当作夜行的服装，在应深切忧伤之时却弦歌饮酒，在报答父恩之日却穷极色欲，把王国宝的妓妾劫掠一空，这只是他一切恶行的开始，就足以惊骇人们视听了。
“相王道子有病，元显毫无恐惧之情，趁机假称皇帝之命，篡夺扬州刺史的大权，于是就有父子同就官职，比肩连衔奏事。他在把持朝廷大权之后，多有险恶暴虐的行为，惟恐相王得知，就杜绝其一切视听。恶声无处不闻，佞誉与日俱至。国家万机之重，委付给这等孽障，致使国典朝政，日趋纷纭混乱。又以婉辞向皇帝要求任尚书令，致使朝廷随意授任录尚书事之职，录公之位，并不是可以随意送人的。他苟且自得尊贵之位，就悖离朝廷礼法。又在妖贼侵侮肆虐，兵败民亡之后，自己身为都督，亲任刺史，在应当降伏妖贼之时，反而对其加以崇敬进用。于弱冠之年如此妄为，古今无人与之相比。宰相本应惩处邪恶，他却擅自为自己解脱，推脱罪责，归罪于人，自古以来僭越悖逆之人没有像他这样严重的。
“元显娶妾超越礼制，几乎同婚姻的六礼相同，竟然叫尚书仆射为媒人，长史为迎客，受其宠幸的贪残之徒，前往庆贺如同对皇后一样，所谓目无君主的野心，随时随事都显露出来。八日观看佛事，抢掠良家女子，到民家住宿，恣意侮辱人家妻妾。从庆封至今，方才见易室之饮；自晋灵公以来，忽然有肢解之刑。凭个人喜怒轻易杀戮，随意把人宰割肢解，治政残暴，一瞬间就问斩。又把四岁的孽子，封为东海王。吴兴郡遭妖贼残暴之后，恃势专横又达到这种地步。妖贼之兴，实在是由此人引起的。居丧之时极尽美味，是孙泰供给他的膳食；夜间想要出外游玩，也是孙泰接待他的车马。孙泰倚仗他的权势，得以作威作福，虽然最终受到诛戮，百姓已经深受其荼毒。加之他大量征发人丁，许多人被他非法征集，驱赶迁徙到京师，死亡和叛离后所剩无几。将年号改为元兴，用来作为自己的吉祥之兆，比当年王莽接受祥瑞的符命有过之而无不及。闭塞到了极点必然转向通达顺利，他的祸害充盈天地之间，对君不义对亲不昵，势必崩溃丧亡，自取灭亡，就在于这个时机。三军将士文武官员，一齐愤发踊跃上路出征。”
桓玄也失去荆楚的人心，而且兴师不顺名分，他的兵力虽然强大，却担心将士不会替他卖命，常常有回兵的想法。军队过了寻阳，却不见东面司马元显的人马，桓玄的主意才坚定。于是就击鼓行军向前进发，径直到达姑熟，又攻克历阳。刘牢之派儿子刘敬宣到桓玄那里请求投降，桓玄大喜过望，给刘敬宣设置酒宴以示欢迎。桓玄进至新亭，司马元显丢弃战船，退入国子堂，在宣阳门前列阵以待。司马元显想要挟持司马德宗出战，但军队中自相惊扰，说是桓玄已经到了南桁，只得退兵回到宫中。到了中堂，元显军一时间崩溃逃散。司马元显逃往东府，只剩张法顺一人跟随他。桓玄于是受任为侍中、都督中外诸军、丞相、录尚书事、扬州牧、领徐州刺史，持节、荆江二州刺史，公的爵位仍照旧；赐予黄钺、羽葆、鼓吹、班剑二十人等仪仗；置左右长史，设从事中郎四人；准带甲仗二百人入殿。于是将司马道子逮捕交付廷尉，黜为庶人，迁徙到安城郡；诛杀司马元显和他的儿子，以及豫州刺史司马尚之、吏部郎袁遵、张法顺等人。又在豫章消灭了庾楷。把司马尚之的弟弟丹阳尹司马恢之、辅国将军司马允之，以及王国宝、王绪的几个儿子都贬徙到交州和广州。任命刘牢之为会稽内史，打算解除他的兵权。当初，刘敬宣已经投降，随桓玄进入东府，到这时要求回去。桓玄希望刘牢之受命于自己，就送他回去了。刘敬宣回来以后，刘牢之知道自己将不会幸免于祸，就想要袭击桓玄，但部下全都逃离四散，只得从班渎往北逃走，在新洲自缢身亡。他的首级被送到建业。刘敬宣逃到长江之北。
桓玄禀告司马德宗，实行大赦，把年号改为大亨。桓玄让出了丞相、荆江徐三州刺史及录尚书事的职位。朝廷改授他为太尉、都督中外、扬州牧、领平西将军、豫州刺史等职；赐给深绿色绶带，加衮冕之服，享受佩剑穿履朝见皇帝的待遇，入朝时不需快步行走，赞拜时不需自报姓名，增加班剑六十人，准带甲仗二百人随之入殿。桓玄于是镇守姑熟。不久就大兴土木建造府第，出外游猎没有限度，处理政务朝令夕改，骄奢纵欲，聚集朋党，败坏朝廷内外法制。一切朝政都要向他征询，小事则决断于左仆射桓谦和丹阳尹卞范之。桓玄加重征收三吴富室的赋税，用来赈济饥民，但还是无济于事。东部各郡由于连年兵战遭到掠夺，以致大闹饥荒，百姓死亡众多。三吴地区民户减少了一半，会稽则只剩十分之三四，临海、永嘉的人口几乎全都死亡或逃散。原先的富室人家都穿着轻软的丝绸，佩带着金玉饰物，关上门户相守而死。
桓玄自封为豫章郡公，食邑安成七千五百户；后封为桂阳郡公，食邑二千五百户；本封南郡公照旧。不久他毒杀了司马道子。桓玄削夺了司马德宗享受的供奉待遇，一切都尽量简单粗陋，使他接近于饥饿受冻的地步。虽没有弑杀，但君臣的体统已经完全不顾了。桓玄又进位为大将军，增加前后部羽葆鼓吹等仪仗，奏事时不报姓名。又上奏请求自己统率诸军，命各边境地区的蕃兵扫平关、洛，司马德宗未予准许。桓玄本来没有资历和能力，但却喜欢说大话，既不履行手续，就说是奉诏行事。桓玄没有别的什么处置，只是事先就制作打仗行军时的服装玩器，并制作装书画用的器具。有人劝他说：“今日的出行，必然是有征无战，辎重之物自然会准备充足一同运走，不必烦劳又另外去制造。”桓玄说：“书画服玩等物，应当经常带在身边，况且眼下兵凶战危，倘若有意外，也便于运送。”众人听了都笑他。
桓玄所亲信倚仗的人，惟有桓伟而已，先前想把他征召回来，作为自己的辅佐。桓伟死了以后，桓玄甚为恐慌不安。起初，桓玄常常因为他父亲王业垂成，而自己年富力强，不能振兴前辈造就的王业，心里总是满怀愤慨。到司马昌明死后，他就有了志在四方的心怀，攻下建业城以后，就再也没有居人之下的心思。及至桓伟死去，他忧惧自己一个人力量单薄，越发想要尽快地成就大业。卞范之之流，既担心事态有变，又希望从中谋得私利，就一起催促桓玄行事，殷仲文等人甚至已经撰写整理好各种策书命令。司马德宗又加授桓玄为相国，总领文武百官，封赐他南郡、南平、宜都、天门、零陵、桂阳、营阳、衡阳、义阳、建平十郡为楚王，备九锡之礼，扬州牧、领平西将军、豫州刺史等职照旧。派司徒王谧授予他相国的印绶，光禄大夫武陵王司马遵授予他楚王的玺策。司马德宗先派百官前去迎请，又说要亲自前去敦请。十二月，司马德宗将皇位禅让给桓玄，桓玄大赦所部，称年号为永始元年(403)。起初要改年号为建始，左丞王纳之说：“建始，是晋代赵王伦的年号。”于是就改为永始，又和王莽始贵之年类同。
桓玄进入建业宫中，突然逆风迅疾猛烈，旌旗、服章、仪饰全部被大风吹倒。这一月天气酷寒，这一天尤其寒冷。桓玄即位后多行苛政而有时施以小惠。他迎奉桓温的神主送进太庙。桓玄一向出行游猎没有节制，到这时就不再外出。他在殿堂上设置金匾、流苏和绛纱帐，装饰得颇像运载棺木的车需车和王莽的仙盖。太庙之祭和郊祀之祭都只进行两天而已。还有，桓玄的庙祭不及于祖辈，因为他的曾祖父以上名位不显著，所以不予排列次序。而且由于王莽曾立九庙，被前人史书所讥讽，他就只立一庙来加以矫正。他还毁坏晋朝的小庙，用来修造台榭。他庶母的祭祀之位，没有定所。侮慢祖先忘掉亲情，当时的人们都知道他不会长久。这一月，桓玄出游水南，一阵旋风刮走了他车上的仪盖。他就想制造一辆大车，使它能容纳三十人坐，用二百人推拉。桓玄骄逸荒纵，不顾时事，奏案积压，全不览阅；有时过问小事，代替史官亲手注记，代替令史自撰文书，随意变动制度，主管的官员应接不暇。从早到晚外出游猎，文武官员困乏不堪。直侍的官员，都把马系在宫禁之内；休假的官吏，都留下来充当建筑的差役。朝中之士操劳憔悴，天下百姓财力殆尽，民众当中盼望动乱的，十户就有八户。
司马德宗的彭城内史刘裕乘机在京口斩杀了徐州刺史桓..，与沛国的刘毅、东海的何无忌等收集部众渡过长江。桓玄授任桓谦为征讨都督，召集侍从官员留住在宫禁之内。桓玄迁回到上宫，文武百官都步行跟从。又大赦扬、豫、徐、兖、青、冀等六州。派顿丘太守吴甫之、右卫将军皇甫敷在江乘抗拒北边的刘裕。刘裕斩了吴甫之，进军到了罗落桥，又斩了皇甫敷的首级。桓玄表面上粗疏威猛，骨子里怯懦恐惧，及至听说两将已死，主意已经穷尽，无计可施，天天和巫术道士作诅咒制胜之法。于是他问众人道：“我难道失败了吗？”黄门侍郎曹靖回答说：“神明发怒民众忿怨，为臣实在忧虑恐惧。”桓玄说：“民众忿怨尚可理解，神明为何发怒？”曹靖回答说：“迁走了晋朝的宗庙，使其祖宗飘泊没有定所；大楚朝的庙祭，又不能及于祖先。这就是神明发怒的原因啊。”桓玄说：“你为何早不对我谏劝？”回答说：“朝中诸位君子都认为大楚是尧舜之世，为臣怎么敢谏劝。”桓玄派桓谦、何澹之屯兵于东陵口，卞范之屯兵于覆舟山之西，两下合兵共二万人。又派武卫庾赜之配备精锐的士卒武器，前往援助桓谦等人。桓谦等大败，桓玄扬言要亲往作战，带领子侄出南掖门，向西到达石头城。先已派殷仲文在渡口准备了船只，于是就一道乘船往南逃走。一连几天找不到粮食，左右只得用粗粮做的粥送给他吃，难于吞咽下去。桓玄之子桓升才只五六岁，抱着桓玄的胸脯抚摸他，桓玄见状悲不自胜。桓玄挟持司马德宗从寻阳出发，到达江陵，西中郎将桓石康接纳了他们。桓玄在江陵城南搭起帐幕，设置文武百官，以卞范之为尚书仆射，殷仲文为徐州刺史，其余各官都予以显要的任用。桓玄对诸侍臣说：“你们都是通过清净的途径得以荣升，翼从于我的身边，京都中那些窃居官位者正应当来军门谢罪，等到他们看见你们再次进入石头城，你们就无异于云霄中的人了。”桓玄因为在失败逃亡之后，害怕法令不能整肃，就轻易动怒妄杀无辜，越发变得暴虐。殷仲文对他进行谏劝，桓玄大怒道：“汉高祖、魏武帝屡次遭遇失败，只是因为他们的部将作战失利而已。由于上天纵容邪恶，所以我回来以旧楚为都，但群小愚昧无知，妄生是非，正应当用威猛予以追究，不应对他们施以恩惠。”荆、江一带的郡守，由于桓玄流亡到此，都派使者来进表交结，其中有不安定的言辞，桓玄一概不予接受，就命令所在各郡进表庆贺他迁都之喜。桓玄在逃亡路上自己撰写《起居注》，叙述他抗拒刘裕的事，自称他的谋略没有失误之处，而是诸将违背节制调度，以至于失败。他没有时间去谋划议论军事，只是述说记录他的经历而已。
刘裕派遣他的冠军将军刘毅从建邺发兵，追击桓玄。桓玄军屡次打败仗。桓玄经常在他的大船旁边装配轻便小舟以备不时之需，所以他的将士没有斗志。桓玄竟丢弃部下而逃，其余军队就依次崩溃逃散，他就与司马德宗一起逃回到江陵。起初，桓玄把司马德宗的妻儿留在巴陵，殷仲文与桓玄同在一条船上，就劝说桓玄寻找别的船只收集散军，于是把司马德宗之妻送回到建邺。桓玄进入江陵城，南平太守冯该劝桓玄再战。桓玄想要出发到汉中，投奔梁州刺史桓希，夜晚安排停当将要出发，城内已经大乱，他的命令已不能执行，只好带领其心腹百余人往城北逃出。走到城门边，左右就在黑暗中迎面砍杀桓玄，前后相互厮杀，人马交错塞满了道路。桓玄仅仅得以逃到船上。司马德宗则进入了南郡府第。桓玄已经下船，还想要往汉中逃走。桓玄的屯骑校尉毛..之诱骗他进入蜀地，他就同桓石康等人溯江而上。船到枚回洲，被益州参军费恬等人迎面射击，箭如雨下。桓玄一中了流矢，他的儿子桓升就把箭拔出来。益州督护冯迁抽刀登上桓玄的舰船，桓玄叫道：“你是何人，敢杀天子！”冯迁说：“我就是要杀掉天子的逆贼。”于是斩下桓玄以及桓石康等人的首级，把桓升斩于江陵街市，将桓玄首级传送到建业，悬挂在朱雀门示众。
桓玄已经失败，桓谦在沮中藏匿起来。桓振逃到华容水滨，暗中聚集党徒数千人，在早晨袭击江陵城，把它占领了。桓谦也就聚众而出。桓振到了江陵，打听桓玄之子桓升之所在，得知桓升已死，就要杀掉司马德宗，桓谦苦苦相劝才得以住手。于是桓振等人就为桓玄举哀，给他定谥号为武悼皇帝。桓谦率领群官又立司马德宗为帝，桓振自任为都督八州、镇军将军、荆州刺史，桓谦恢复原职，又加授江豫二州刺史。后来，司马德宗的益州刺史毛璩在汉中杀了桓希。桓振入侵江陵，被唐兴所杀。他的其余亲信随从，有的当时被擒获，有的逃散到外地，几年之间，全都被消灭。