劉裕隨徐、兗二州刺史安成王桓脩入朝拜見桓玄，桓玄對劉裕優待非常，多次招待劉裕，還賜給他很多金銀財寶。劉皇後見到了劉裕，勸桓玄道：“劉裕龍行虎步，雙目炯炯有神，不會久居人下，恐怕會成為禍患，不如盡早把他除掉。”桓玄搖搖頭，說道：“皇後此言差矣，我正要利用劉裕幫我平定中原，怎麽能現在就把他殺了呢？等到中原平定，再議此事。”
桓玄任命桓弘為青州刺史，鎮守廣陵；刁逵為豫州刺史，鎮守曆陽。這個刁逵就是那個差點把劉裕打死的人，因為他是士族出身，現在也被桓玄重用了。
劉裕和劉牢之的外甥何無忌同船返回京口，在船上他們就開始謀劃推翻桓玄了。谘議參軍劉邁的弟弟劉毅住在京口，他和何無忌相識多年，也胸懷大誌，跟他商量怎麽討伐桓玄。何無忌說道：“桓家勢大，我們該怎麽辦？”劉毅說道：“事物的強弱是不斷變化的，隻要我們找到強有力的領導者，就能成事！”何無忌說道：“草莽之中隱藏著無數英雄豪傑。”劉毅說道：“我看隻有劉裕行。”兩個人相視哈哈大笑。何無忌回去把這個消息告訴了劉裕，於是三個人結成同盟，然後又秘密聯絡了數人。
元興三年（404）二月，劉裕、劉毅、何無忌、王元德、王仲德、孟昶、劉道規（劉裕的弟弟）、魏詠之、檀憑之、諸葛長民、辛扈興、童厚之秘密聯絡，準備一同起兵攻打桓玄。劉道規是青州刺史桓弘的中兵參軍，劉裕便安排他和劉毅、孟昶襲殺桓弘，占據廣陵；諸葛長民是刁逵的參軍，劉裕命他襲殺刁逵，占據曆陽；王元德、辛扈興和童厚之在建康，劉裕命他們作為內應，見機行事。他們約定好日期，一起行動。
孟昶的妻子周氏是富家之女，她捐出全部家產，親手縫製戰袍支持丈夫。何無忌的母親劉氏也不斷鼓勵兒子，讓他滿懷信心。