为了打消桓温的顾虑，袁乔进一步说明：“朝野众人劝阻伐蜀的主要原因，是害怕我们大军西进，北方胡寇会趁机攻掠。其实，胡寇忽然听闻我军万里远征，肯定一时缓不过神，会认定我们国内严加防备，绝不敢轻动。即使他们冒险来攻，沿江守卫部队足以拒守，必无后患。”
经此一说，桓温伐蜀决心便不可逆转。
东晋穆帝永和二年（346年）年底，桓温率益州刺史周抚、南郡太守谯王司马无忌等人，提兵伐蜀，未等朝廷明诏可否，桓温就已经踏上征程。
他手下谋士袁乔能文能武，亲率两千人为先锋。
伐蜀大军已经开拔，奏表才送至建康朝廷。殿堂之上，文武朝臣议论纷纷，都以为蜀道险远，桓温军队人数又少，对此次兴兵皆抱悲观态度。唯独桓温的老友、大名士刘惔断定此行必能成功。
朝臣们大都面有忧色，三三两两凑过来问刘惔为何对桓温这么有信心。
刘惔说出的话令众人面面相觑：“我是根据过往与桓温赌博的经验得出此论。桓温，是个赌博大玩家，下注必下大注，没有百分百的胜算，他决不轻掷。由此观之，蜀地必为其所得！”停顿片刻，刘惔又说：“但恐怕桓温克蜀之后，终必会专制朝廷啊。”
东晋穆帝永和三年（347年）三月，桓温的晋军忽然出现在蜀地的青衣县。
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，他派叔父李福、堂兄李权以及前将军昝坚等人大集兵马，自岷江以北向青衣方向急行军，欲图阻御晋军。
蜀军诸将大多认为应以逸待劳，设伏于江南突袭晋军。昝坚不听，引大军从江北的鸳鸯碕出发直奔健为（今四川彭山以东）。此时，桓温晋军已经赶到彭模（今四川彭山东北），准备在成都平原上纵马驰骋。
在彭模休整时，有军中参谋建议晋军应分为两道，异路而进，可以分解成汉部队的兵力。
先锋袁乔再次提出他本人的判断：“现在，我军深入万里之外，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。”
桓温大为赞同。他下令晋军全军而进，丢掉所有的军用炊具等多余后勤装备，只带三天的干粮，全速前进，直扑成都。
此命一下，晋军知道首将已经表示了“不成功则成仁”的决心，死下一条心，都准备作殊死之战。
前进途中，桓温与成汉宗室镇南将军李权大军相遇，三战三胜，成汉兵散走，败还成都。
成汉另一位镇军将军李位都见大事不妙，带着军队径直向桓温投降。
另一方面，成汉大将昝坚率大军赶至健为，才知道根本和晋军异道而行，连照面都打不上，甭提排阵开战了。惶急之下，昝坚率这大批疲惫之军奔返成都，刚刚涉水渡过沙头津，已有游骑报告说晋军主力早已在成都近郊十里陌驻扎完毕，正摆开阵势迎候昝坚。
这下可好，两军主力还没开打，昝坚军不战自溃，四散奔逃而去。
困守愁城的李势无法，只得悉众出战，在成都西南的笮桥与晋军决战。有个“皇帝”在身后面，成汉军队的士气还真忽然上来了一下子。
两军初接，晋军前锋进攻部队遇到汉军死命抵拒。
初战不利，东晋的参军龚护被杀。
成汉军得势汹汹，喊杀阵阵，数只利箭也射向位于中军的桓温马前。
晋军心惧，很想回撤逃命。眼看成汉军队大瞪眼珠子，抡着大刀片子死命向前，一路上没遇过劲敌的晋军顿起惧意，乱哄哄往反方向倒退。
千钧一发之际，又是历史的偶然性在关键时刻显示出“无常”的黑色幽默——晋军鼓手本应鸣金退兵，估计这几个人手中没兵刃，眼看成汉兵士的长矛、大刀明晃晃杀来，他们手中的大槌乱敲，误鸣进攻鼓点，咚咚地把进军牛皮大鼓连连猛敲（吓得哆嗦，所以鼓点挺急）。
士兵们在战场上、训练场上都已经形成条件反射，闻鼓则进，闻金则退。听见大鼓声声，晋军个个扭头又往前冲。
身为前锋的袁乔书生执剑，下马督战，指挥已经内心生怯的晋兵拼死进攻。
成汉兵也就是一鼓作气，看见晋兵比自己还不要命，抵挡一阵，都掉头回逃。
桓温大胜，乘势直驱至成都，四处纵火，每个城门都笼罩在火焰烟雾之中。成汉兵士惶惧，无复斗志。
李势至此，知道自己的“大汉”已经灰飞烟灭，呆坐殿上，不知所为。
中书监王嘏等人劝他出降。侍中冯孚认为：“东汉时吴汉伐蜀，尽诛公孙氏。现在晋朝的檄文上又明讲‘不赦李姓一族’，即使出降，恐怕也不得活。”
李势越想越怕，趁夜逃出东门，迎头赶上身旁只有一两个仆从的大将昝坚，一起往葭萌逃窜。
逃都逃了，李势又觉不妥，没法逃出生天，派人送降表给桓温。降表文笔不错，肯定出自哪位文士之手，词意哀怜，废话不多，兹录于下：
伪嘉宁二年三月十七日（自称“伪”朝），略阳李势叩头死罪。伏惟大将军节下，先人播流，恃险因衅，窃自汶、蜀。势以暗弱，复统末绪，偷安荏苒，未能改图。猥烦朱轩，践冒险阻。将士狂愚，干犯天威。仰惭俯愧，精魄飞散，甘受斧锧，以衅军鼓。伏惟大晋，天网恢弘，泽及四海，恩过阳日。逼迫仓猝，自投草野。即日到白水城，谨遣私署散骑常侍王幼奉笺以闻，并敕州郡投戈释杖。穷池之鱼，待命漏刻。
看见降书写得这么让人高兴，没多大工夫，见李势自己在军门前“舆梓面缚”，桓温大喜，按照相关传统政策“解其缚，焚其梓”，正式举行了受降仪式。
成汉小朝廷，自李特在惠帝太安元年起兵，到此经六世，共四十六年。
李势父子贪淫残暴，竟也全得善终。在成都的李氏“皇族”十多人都被送至建康，由于属于“自首归命”，李势在东晋得封归义侯，好酒、好肉、大房子，直至开平五年（361年）才病终于家。
刚过而立之年，想如今一些人绞尽脑汁为个副处长、副科长位子拼命挤的岁数，桓温已经立下平灭一国的不世之勋。他举贤旌善，随才授官，待蜀境全定之后，振旅还军江陵。
东晋朝廷上下大喜过望，进位桓温征西大将军、开府，封临贺郡公。
桓温灭蜀后，威名大振，朝廷惮之。
把握朝政的会稽王司马昱为了制约桓温，就以扬州刺史殷浩为心腹（此人初与桓温齐名），参理朝政。由此，他们与桓温形成对立的两派。
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