桓楚代晋，入主京师一年，急不可耐的桓玄便开始了篡位
元兴二年，桓玄的哥哥、荆州刺史桓伟在任职一年左右后去世。桓伟一直是桓玄强有力的支持者，他生前为人平实笃厚。桓伟在任期间，深得荆州人心，他去世以后，桓玄再无值得完全信赖的直系亲属了。桓玄起初打算将堂兄、徐兖二州刺史桓修改任荆州刺史。从事中郎曹靖之告诫，桓修兄弟位高权重，桓谦位居中枢，再让桓修执掌荆州，恐怕会有不测。桓玄遂改变主意，任命叔父桓豁之子、南郡相桓石康为西中郎将、荆州刺史。
桓玄还有东晋名士特有的矫情，他的性格特征是色厉内荏和轻佻短视，少了成大事者必备的坚韧和厚重。元兴二年年初，在基本上清除了北府残余势力之后，他对外宣称即将率领大军实施北伐，扫平中原。其实，他根本没有北伐的打算，这一切不过是一场哗众取宠的闹剧而已。不久，他又暗示让朝廷下诏表示不同意。接到朝廷的诏书以后，他又堂而皇之地宣布∶"遵照诏书的命令，停止军事行动。”
桓玄非常贪婪，心理又很阴暗。别人家有好的书法作品、好的绘画、好的庄园府邸，他总是想尽办法搞到手，但又碍于面子，不肯强行夺取或者索要，就采取赌博的方式从人家手里赢取。他还非常喜欢奇珍异宝，平日里珠宝玉器从不离手。桓伟死后，桓玄服丧恸哭失声，官员们劝他要节哀顺变，桓玄立即收泪，脱掉丧服，尽情作乐。在治国上，桓玄也没有什么好的办法。起初，他打算废除货币，改用谷子、布帛进行交易，又打算恢复肉刑，一番折腾后，一件也没有落实。
在哥哥桓伟去世后，桓玄也知道自己的不臣之心天下皆知，与其这样拖延着，导致民怨沸腾，倒不如速速篡位，让民心有所依归。桓玄的姐夫殷仲文、亲信丹阳尹卞范之也都劝桓玄早早接受禅让，于是，他开始命令手下暗中制作九锡册命等各类文件。
为了体现其惠待百官，他提前晋升群臣的官职，为自己接受九锡作铺垫。他解除司徒琅邪王司马德文的职务，晋升其为太宰晋升桓谦为侍中、卫将军、开府、录尚书事；王谧晋升为散骑常侍、中书监，领司徒；桓胤为中书令；加桓修为散骑常侍、抚军大将军。另外，设置学官，教授二百多名二品以上官员的子弟。然后，他又矫诏加封自己为相国、总百揆，封南郡、南平、宜都、天门、零陵、营阳、桂阳、衡阳、义阳、建平等十郡楚王，扬州牧，领平西将军，其原职豫州刺史不变，加九锡之物，并暗示晋安帝司马德宗在正殿正式颁布诏命。
晋安帝司马德宗只得服从，待司马德宗颁布册命之后，桓玄却又反复辞让，司马德宗不得已，只得又下诏命令百官到相国府中劝说。桓玄看戏演得差不多了，这才如愿以偿地接受了其父毕生没有得到的九锡之命。接着，桓玄又矫诏追尊其父桓温为楚王、母南康公主为楚王后；任命平西将军、长史刘瑾为楚国尚书，刁逵为楚国中领军，王暇为楚国太常，殷仲文为楚国左卫将军，皇甫敷为楚国右卫将军等，一共任命了六十多位楚国官吏。桓玄解除了平西将军、豫州刺史一职，将平西将军府的原有文武官员全部划归相国府。
桓玄是在击败司马元显一年半以后得到九锡之礼的。此时，荆州刺史桓伟刚刚去世，桓石康尚未到任。南阳太守、新野人庾仄，本为殷仲堪一党，当他听说桓玄接受九锡的消息以后，认为此时正是起兵讨伐桓玄的良机，遂率军南下，突袭襄阳。雍州刺史冯该被击败，弃城而逃。庾仄有七千之众，他在襄阳城南设置盟坛，祭奠司马氏的祖宗，对外宣称将要讨伐桓玄，闹得江陵一片恐慌。南蛮校尉参军庾彬、安西将军参军杨道护、江安县令邓襄子也都密谋接应庾仄。幸好，桓石康不久就到达了江陵，他与南蛮校尉羊僧寿一起率军北上进攻襄阳，庾仄所部不战自溃，庾仄本人逃奔后秦，庾彬等人均被乱军所杀。
此时，一直被废徙长沙的桓玄二哥桓济之子桓亮，也以讨伐庾仄为名，在罗县（湖南湘阴境内）起兵。桓温死后，桓济曾与大哥桓熙一道密谋杀掉叔父桓冲，反被桓冲废黜，桓冲立桓玄为桓温的世子。对于桓玄而言，虽然桓济是自己的哥哥，却有着利害冲突。而桓亮也是想借机咸鱼翻身，他自称平南将军、湘州刺史。长沙相陶延寿（陶侃的玄孙、陶渊明的族子）因桓亮趁乱起兵，将其逮捕，桓玄下令把桓亮流放到衡阳，并诛杀了他的同党桓奥等人。
庾仄起义与桓亮举兵，只是一个小小的插曲，并没有影响到桓玄篡位的步伐。
元兴二年十月，也就是在他接受九锡之命的第二月，他上表要求回到自己的封国楚国。同时，桓玄又替皇帝写了一份挽留自己的诏书，让宫中的使者代替皇帝前来宣布。不久，桓玄又上表坚决要求归国，而后，他又暗示晋安帝亲自写下“手诏”挽留自己。
为了给篡位增添祥和气氛，桓玄开始制造祥瑞，对外宣布钱塘临平湖水满了。临平湖，现在已经淤废，仅存小河。魏晋时期，临平湖十分神奇，当时有句谶言说∶“湖水干涸天下乱，湖水满溢天下平。”东汉末年，此湖干涸，东吴孙皓统治时期，湖水突然满溢，被称为"湖开"，结果，西晋统一。到了南北朝末期陈朝时，湖水再度满溢，隋朝统一。桓玄此举也是为了应景，他让百官入朝祝贺。而后，桓玄又以皇帝司马德宗的口吻自己表扬自己∶"祥瑞之事，不是朕敢听的，这全是相国桓玄的德行使然，所以，上天才降下祥瑞。从今往后，天下太平，四海同庆，朕满心欢喜，激动得无以言表!"
元兴二年十一月，桓玄开始穿戴帝王专有的服饰，使用帝王才用的礼乐，称楚王妃为楚王后，世子为太子。十一月十八日，卞范之书写禅位诏书，让晋安帝司马德宗的堂侄司马宝威逼司马德宗亲笔照抄下来，并顺便将传国玉玺搞到手。十一月二十一日，司马德宗驾临大殿，命令兼太保与司徒的王谧拿着传国玉玺，将帝位传给桓玄。开始时，桓玄心神不宁，一会儿生怕司马德宗不肯亲自写诏书，一会儿又担心搞不到玉玺。谁知到宣布禅让这一天，玉玺早已被桓玄一党掌握，桓玄得知后，不禁喜出望外。
同月二十三日，司马德宗搬出皇宫，暂住在皇城外的永安宫。
第二天，朝廷将皇城内供奉的历代皇帝牌位迁往琅邪国，晋穆帝的何皇后以及琅邪王司马德文均搬进司徒府。
随后，晋朝群臣从建康来到姑孰，劝说桓玄接受禅让。桓玄按捺着内心的喜悦，假装推让了一番，群臣又再三劝进，桓玄终于接受了。
十二月一日，桓玄下令在姑孰城南的九井山北麓兴建高台。
十二月三日，时年35岁的桓玄举行祭天仪式，正式登基帝位。由于行事疏忽，仪式上没有安排撰写起居注的官员，文告中也忘记了对桓玄称万岁，仍对晋安帝司马德宗的名字避讳。举行登基大典后，桓玄宣布大赦，给全体国民赐爵二级，对于孝顺、努力耕田的赐爵三级，对独身老人每人赏赐五斛粮食，并改元建始。尚书右丞王悠之看到诏书草稿后，说∶“建始是赵王司马伦曾用过的年号，不吉利。”又改为永始。其实，永始曾是王莽执政之初的年号。
桓玄即位后，封晋安帝司马德宗为平固王，以南康郡的平固县作为晋安帝的采邑，把司马德宗迁徙到浔阳（江西九江）；降晋穆帝何皇后为零陵君，琅邪王司马德文为石阳县公，武陵王司马遵为彭泽县公；追尊其父桓温为宣武皇帝，庙号太庙，号桓温之墓为永崇陵，南康公主司马兴男为宣皇后。
自此，桓玄的楚国取代了东晋。