于是，桓温决定靠军功为自己建勋。他的第一个目标是成汉政权。成汉与东晋接壤，拥有巴蜀地区，战略地位和自然资源丰富，且当时实力较弱，易于征讨。由于立功心切，桓温草草上了一个奏表，不容皇帝思考，就整军出发了。

　　朝廷本想阻止桓温，他们认为蜀地艰阻险远，而桓温人马少，且孤军深入，不宜强攻。可朝廷接到上表时，桓温早已走远，说什么也没用了。好在天佑晋军，桓温初师大捷，一路打到成都，灭了成汉，不仅使之并入东晋，而且赢得了老百姓的极力拥戴。万事顺利，桓温此战立了大功，顺理成章被升为征西大将军，并由"男爵"变成"公爵".

　　第一次大捷后，桓温对远征着了迷。不久，后赵暴君石虎病死，桓温见这是立功的机会，就上书晋穆帝请求北伐，而朝廷彼时却担心桓温功勋日盛，心生异心，便没有回应，反而派一直与桓温争强的殷浩领军北上，皇帝只等殷浩凯旋，以封大功，好制衡和削弱桓温的势力。

　　哪知这个殷浩徒有其名，出兵到洛阳后，他屡战屡败，军用物资也都快用尽了，如不有所措施，全军覆没也未可知。朝野上下，对殷浩的质疑与不满因此陡然增多。桓温趁着这个机会，上表请求罢黜殷浩，在朝廷的怨气中，晋穆帝只好同意改派桓温领兵，并增加了他的权力。于是，本是打击桓温的一场阴谋，反而打击了晋穆帝自己。从此以后，朝廷内外的大权都归入了桓温之手。

　　公元354年，桓温统率四万晋军，从江陵出发，攻打前秦。前秦的开国君主符健也派出五万雄兵奋力抵抗，结果被桓温打得只剩六千老弱。无奈之下，符健回师国都长安，一面挖沟筑壕，严防死守，一面转移人口物资，抢收麦田。桓温本已将长安团团围住，只需假以时日便可成功，无奈军粮不济，只得抱恨而归。

　　两年后，桓温第二次北伐，克复西晋旧都洛阳。他原想劝晋穆帝还都洛阳，可朝廷一方面偏安久居，贪图安逸，另一方面担心桓温"挟天子以令诸侯",就没有同意。桓温上书十几次，晋穆帝都没有答应。最后，桓温只得挥师还晋，光复之地及洛阳重又落入北方胡族之手。

　　桓温两次北伐都功亏一篑，他心有不甘，便在公元369年第三次北伐，率五万晋军讨伐前燕政权，一路打到枋头（今河南浚县西南），因前燕慕容垂切断晋军军粮，桓温不得不撤退，中途被慕容垂八千铁骑打败，晋军损失三万余人。桓温再次含恨而回，深感耻辱。

　　拥功自重，谋篡未果

　　桓温北伐战功赫赫，使他成为享誉四海的英雄人物，但桓温认为自己才能过人，大权在握，却未能光复中原、成就万世功名，实足以抱憾终身。随着权力不断增加，桓温的野心也就越来越大，于是逐渐有了篡位自立的想法。

　　有一天，他躺在屋里，忽然起身说出了一句流传千古的话："大丈夫既不能流芳百世，亦不复遗臭万年！"当时晋穆帝已死，一位幕僚探知了他的想法，便找了个机会劝他废掉晋穆帝的儿子司马奕，先建立威权。桓温认为可行，就废掉司马奕，改立司马昱，即简文帝，自己以大司马之职专擅大权，期间又耍弄权势除去了不少政敌。

　　第二年，简文帝去世，太子即位。桓温本以为简文帝会禅位于自己，或者授为周公摄政，但在王坦之和谢安的干预下，桓温没有得逞，他大失所望，就带兵进入京都建康。由于桓温来势汹汹，目的不明，所以许多朝廷官员都心惊胆寒，以为桓温要诛灭旧臣，发动兵变。

　　入京之后，桓温没有像董卓那样四处杀戮，反而客气地请王坦之和谢安到官邸见面，王坦之不知桓温此举何为，以为桓温是要暗中杀害他们。谢安却安然自若地说："晋室存亡，在此一行。"便镇定地将王坦之拉进相府。王坦之浑身冒汗，衣背尽湿，战战兢兢地入座。谢安却表情轻松，入座前，先是带着厚重的鼻音，模仿洛阳书生读书的声音朗诵了一首嵇康"浩浩洪流"的诗，坐定之后，谢安问桓温："我听说自古有道义的将军，都将兵马置于边疆，抵御外寇，明公何以将兵士藏于厅堂之后呢？"桓温本来对于谋篡之事就犹豫不决，又是个爱面子的人，见到谢安后，他先是被谢安的旷达高远、深不可测的气度所震惊，后来又被谢安一语道破，以道义相论，反觉不好意思，惭愧地说道："我也是不得不防范着点。"于是赶紧撤去原先藏在帐后准备行刺的兵士们，与王坦之、谢安二人把酒畅谈一番才散。

　　桓温看京都士族中的反对势力还不小，就没有轻易动手，后来就病死了，最终也没有正式反叛。

　　后人有想将桓温赞为英雄的，可一遇到晚年弄权、意图篡位的事实，便面露难色；有想骂他奸佞的，可提起当年收复成汉、三次北伐的赫赫功绩，又不由得佩服起来。于是，桓温成了一个矛盾体，令人无法简单地评价和概括。因此，他既没有流芳百世，也没有遗臭万年，终于在悲剧和争议中被人淡忘。