公元369年，东晋大司马桓温再次北伐，从兖州出发讨伐前燕。
大臣郗超说：“战道很长，汴水又浅，水道运送粮草会有障碍，恐怕后方供给会有困难。”桓温不听劝告。
六月，桓温行军来到金乡。正赶上天气干旱，河道无水。桓温命令毛宝的儿子将军毛虎生开凿钜野三百里，将汶水引进清水，打通水路。桓温率领水军从新开的水路，顺着清水进入黄河，军队声势浩大，船只绵延数百里。
郗超说：“从清水进入黄河，粮草运输会有困难。如果我们不与敌人开战，后方供给又跟不上，就只能靠争夺敌人的积蓄，来作给养，那样不会对我们有利，这样做很危险。不如现在让部队直奔邺城。您的军队所向披靡，声名远播，他们害怕，一定会弃城逃跑，投奔辽东、碣石。如果他们能出来迎战，那么胜负马上见分晓。如果他们闭门不出，坚守邺城，现在天气炎热，难以有所行动，官府对各地百姓都严加控制，易水以南的人一定会对我们唯命是从。只是怕明公您觉得此计锋锐有余，稳妥不足，没有全胜的把握，想要持有一个万全之策。那就不如我军据守黄河、济水，指挥水路运输，把军队的给养储备充足，到明年夏天再进军。这样虽说拖延了时间，但也只是为取胜做好万全的准备。这两个策略都弃之不用，而让庞大的军队沿水路北上，进军不能速战速决，退守则一定会面临军队粮草不足，补给匮乏的困境。敌人借着这种局势和我们拖延时间，等就到了秋冬季节，水位下降，粮食运输就会更加困难。而且北方寒冷较早，将士们没有冬装御寒，到时候天寒地冻，恐怕要担忧的，就不仅仅是粮草问题了。”桓温还是一意孤行。
桓温派建威将军檀玄攻下湖陆，俘虏了宁东将军慕容忠。下邳王慕容历是前燕国主慕容任命的征讨大都督，率领二万步、骑兵迎战，与桓温的军队在黄墟交战，慕容厉的部队大败，只有他自己逃了回去。高平太守徐翻率全郡百姓投降东晋。桓温军队势不可当，前燕屡战屡败。慕容的军队抵抗不住，就派人向前秦去搬救兵了。
秋季，七月，桓温驻扎在武阳，前燕过去的兖州刺史孙元率领他的亲族同党，响应桓温，带兵前来会合。桓温刚到枋头，前燕王慕容及太傅慕容评就害怕了，计划着逃跑到和龙去。吴王慕容垂劝阻道：“我们为什么不先出城迎战，如果战败了再逃跑也不迟啊！”慕容于是封慕容垂为使持节、南讨大都督，将征南将军范阳王慕容德等兵众五万人派给他去调遣，抵御桓温。慕容垂上表，要带着司徒左长史申胤、黄门侍郎封孚、尚书郎悉罗腾跟随部队一同前往。
慕容再次派人去向前秦求助，许诺割地虎牢以西送给他们作为酬谢。前秦王苻坚召来群臣商议。群臣议论纷纷，都说：“桓温讨伐我们的时候，也不见燕国来救援；现在桓温讨伐燕国，凭什么要求我们去救援！而且燕国不肯臣服于我国，不是我们的属国，为什么要去救他！”王猛私下劝对苻坚说：“燕国虽然强大，但慕容评战胜不了桓温。如果桓温收服了燕国，盘踞崤山以东，在洛邑派兵驻扎，一方面他可以集合幽州、冀州的兵力，壮大实力；一方面又能调用并州、豫州的粮食，补充给养，那么他就可以在崤谷、渑池耀武扬威，陛下统一天下的大业就难以完成了。当今之计，不如与燕国联合，打退桓温。桓温被打退以后，燕国因为长期的战争精疲力竭了，我们再趁虚而入，将他拿下，岂不两全其美！”苻坚觉得王猛说得很对，听从了他的意见。
八月，苻坚任命王猛为尚书令，派将军苟池、洛州刺史邓羌率军两万前去救援前燕。救援军队从洛阳出发，到颍川后先屯兵驻扎，又派散骑侍郎姜抚去给前燕送信。
太子太傅封孚问申胤说：“桓温军容整齐，顺流直下，锐不可当，如今桓温大军只在高岸上等待，并不出兵乘胜追击，形势将会如何发展呢？”申胤分析道：“现在的桓温声势浩大，好像可以成就一番事业，但是在我看来，他终究难成大器。为什么这样说呢？晋朝皇室衰败，权利软弱，桓温专权，但是并不是所有朝臣都愿意追随他的。所以众人是不愿看到桓温得志的，他们必将从中作梗，破坏他的事业。另外，桓温仗着人多势众，骄傲轻敌，不善变通。现在大军深入，正是一举取胜的好时机，他却放弃迎头痛击，让军队停滞不前，想着以逸待劳，坐享其成。如果军粮运输延误，军队补给不足，那时候就会人心惶惶，形势必将逆转，也就不战而败是当然的事情。”
悉罗腾与桓温交战，活捉了前燕投降桓温的向导段思。桓温派去巡行过去的赵、魏之地的赵国旧将李述，又被悉罗腾又与虎贲中郎将染干津中途袭击，给杀了。桓温军队受挫，士气低落。
当初，桓温为了粮食的水路运输，让豫州刺史袁真攻打谯郡、梁国，开辟石门水路。袁真攻下了谯郡、梁国，却没能打通石门，水运之路阻塞了。
九月，前燕范阳王慕容和刘佩的儿子兰台侍御史刘当德率领骑兵一万五千人把守石门，豫州刺史李率领本州五千士兵截断桓温了桓温的水路运输。将军慕容宙率领骑兵一千人作为前锋，遭遇东晋的军队。慕容宙说：“晋军轻浮又急于求成，畏首畏尾，不敢攻入敌营作战，喜欢追打败退的敌人，我们应以智取胜，设诱饵引他们上钩。”于是先派两百骑兵前去挑衅，然后分别在三处设好埋伏。去挑衅的骑兵不战而退，晋兵果然追击，陷进慕容宙的埋伏圈，晋军大败，死伤无数。
桓温战场失利，后方粮草不足，又听说前秦要派军前来援助燕国，自觉大势已去。
十九日，桓温留下毛虎生督察东燕等四郡军务，兼任东燕太守，然后烧了战船，扔了武器装备，从陆路往回逃了。桓温从东燕出了仓垣，率领残部步行了七百多里，一路上渴了，就掘井饮水。
前燕的众将领觉得应该乘胜追击，一举歼灭桓温。吴王慕容垂却说：“不行，桓温刚刚败走，肯定会顾虑到后有追兵，一定严加戒备，选择精锐士兵来殿后，这时追击未必能取胜，我们不如先不穷追猛打，缓慢跟踪。他庆幸我们还没追上的同时，一定会日夜兼程。等士兵们筋疲力尽，精神萎靡时，我们再出兵，一定一举拿下。”于是慕容垂就率领八千骑兵只是慢慢的跟在桓温的后面，桓温果然加快了行军速度。几天后，慕容垂告诉众将领说：“现在到了攻打桓温的时候了。”于是加快速度，在提前赶到襄邑。范阳王慕容德先率领精锐骑兵四千人在襄邑东面的山涧中埋伏。桓温行至此，遭慕容德和慕容垂夹击，大败，损失三万多人。桓温溃败逃跑又在谯郡遭到前秦人苟池伏击，阵亡的士兵又数以万计。桓温败逃，孙元乘机占据了武阳，与前燕抵抗，前燕左卫将军孟高将他擒获。
冬季，十月二十二日，大司马桓温召集逃散的士兵，在山阳驻扎。枋头战败，使得桓温威望大减，桓温深以为耻，迁怒袁真，上奏表将袁真贬为庶人。袁真不服，向朝廷回报桓温的罪行，没有得到回复，于是袁真便据寿春反叛，投降了前燕。
