兩次攻蒲阪未下，劉裕這時纔不再執着於此城，決定先攻下長安，當下便整軍西進。再說姚紹準備撤兵西退的前夕，姚紹突然病重，臨終將兵權交予姚贊，說道“我年過六旬，無復所求。只恨不能與賊裕一戰，保全國家。望愛弟能盡心盡力，保我姚氏之社稷。”姚贊說道“兄長放心，我姚贊此身將與國共存亡！”之後姚贊領兵西退，與姚泓會和。
劉裕聽聞姚紹之死，大笑說道“姚紹氣蓋關中，威震三軍。他死秦兵必然奪氣。姚泓更無良將，我軍鼓行而前，將無強敵！”
王鎮惡水軍行至涇渭分水口，姚難與姚強領兵數千於涇上欲要阻攔。王鎮惡使毛德祖進擊，迅速將其擊敗，毛德祖臨陣斬殺姚強，姚難倉皇逃命，奔赴長安。
秦主姚泓見晉軍逼近長安，開始整合軍隊，猶有六萬餘兵力。他令姚丕將兵一萬五千北守渭橋，姚贊領五千人屯於灞東，自己領大軍屯於逍遙園。
王鎮惡一行繼續溯流而上，晉軍所乘艨艟船體狹長，行駛疾速，如離弦之箭。秦人第一次見此船，而艨艟船所開側窗又小，行船者都在船內，秦人看不到人，都驚以爲神。船行兩日兩夜，抵達渭橋。時天剛破曉，姚丕令數百弓箭手沿岸射擊，欲要阻其登陸。艨艟戰艦外有牛皮包裹，戰士盡皆在內，敵箭雖如雨下，晉軍仍毫髮無損。見敵軍箭勢稍弱，王鎮惡令前隊艨艟轉向，側面向河岸一字排開。打開船側弩窗，衆船齊發弩箭。這樣一來，秦軍可就遭了殃，紛紛中箭而斃，勢難阻擋，秦軍便撤退了回去。
王鎮惡尚未到渭橋時，姚難向姚丕諫道“以王鎮惡所乘船數來計，其兵力只有數千。我們可於其半渡之時，縱鐵騎衝突，不愁不能全殲！”姚丕不以爲然，“我已派出弓箭手去阻擊他們渡河了。”姚難說道“弓箭手只能阻其一時，攔不了他們上岸”。姚丕不耐煩“既然他們兵力不多，讓他們上岸又如何。我們以堂堂正正之師來一場大戰，讓他們見識下我大秦兵威！”姚難說道“兵者詭道，需以計謀取勝。況且自晉與我交戰以來，我們勝少敗多，士氣不振。渭橋若失守，長安難以保全啊！”姚丕這才使姚難領二千騎兵先行，自己整大軍隨後進發。
姚難在路上見到了敗退的弓箭手，心下有些吃驚，繼續前行，發現王鎮惡已帶軍全部登岸。姚難嘆道“真是神速啊！”想到此時攻擊，難以得利，便先退回與姚丕軍隊會和。
在登岸前，王鎮惡令所有軍士飽餐一頓，然後快速登岸。有故意逡巡者、借顧慢登者，王鎮惡立斬以示衆。全部登陸後，王鎮惡命令將所有船隻解纜，時正值水漲流急，倏忽間數百隻船順流而逝。軍士們面面相覷皆有懼色，王鎮惡淡定的說道“將士們，我們的家屬都在江南。這裡爲長安北門，離家萬里。今日我們進戰得勝，功名俱顯。若敗，舟楫已失，後退無路，屍骨無返。拿起手中兵器，奮勇向前吧！”既已置身死地，衆軍士都有了必死之心。
姚丕大軍已經來到，列陣分設左右翼與中軍。王鎮惡見敵軍戰線拉的很長，隊伍行列因之而薄，便準備集中兵力直突中軍。晨曦微露，秋氣涼爽，大家的精神也爲之一振。王鎮惡拔刀大呼“堂堂七尺男兒，當殺敵報國，有死無悔！”言畢奮舞雙刀率先狂奔向秦軍，毛德祖等緊隨其後，隊伍自然呈現出一“人”字形。王鎮惡率先與秦軍接觸，力斫前敵，當者立斃。“人”字形迅速插入敵軍。晉軍將士個個大呼陷陣，有進無退，刀創遍體，絲毫不顧，拼命而前。鮮血噴濺，黃沙亂揚。王鎮惡披髮怒吼，連斬數敵後，雙手刀自外而內將秦軍大將姚諶攔腰斬爲兩截，秦軍見者無不驚駭。秦軍數目雖多，頂不住晉軍個個死戰，慢慢呈現劣勢。“人”形頂端似尖刀般已扎入敵中軍核心。姚難見形勢危急，忙分兩翼騎兵繞至晉軍後方包圍之，晉軍後方在秦軍騎兵的強烈衝擊下，已然抵擋不住。
幸虧此時王鎮惡已突破中軍防線，距姚丕只有百餘步遠。姚丕在驚慌之下單騎逃跑，秦軍主力開始潰退，而中軍潰卒在奔逃時又擠入了兩翼的隊伍，秦軍自相驚亂，兩翼也因之而潰。攻至晉軍後方之秦軍雖一時得利，但見大勢已去，也都開始各自逃亡。鎮惡正自帶兵追趕姚丕部隊，忽見秦軍後方塵埃大起，無數旗幟飄揚而至。原來姚泓擔心渭橋有失，先派胡翼度將兵萬餘前往救援，自己帶剩餘軍隊繼之而進。
姚丕迅速收集散卒與胡翼度合軍，再戰鎮惡。王鎮惡此時開始心慌了，眼見就要勝利了，不料冒出這麼一支援軍。晉軍經此一番戰鬥傷損不少，難道自己今天果要葬身異域嗎？王鎮惡再想人生誰無一死，今番濺血黃沙也算終了男兒之志。向軍士們大聲說道“兄弟們，現在處此險境，我們拼死力戰，或有一線生機。即便失敗，戰死沙場也不枉了一世男兒。我王鎮惡要多殺幾個羌賊，先赴黃泉等衆兄弟去了……”於是王鎮惡舉雙刀再次衝入敵軍。
也就在此時，忽有颶風自東北而起，霎時間天地晦冥。飛沙走石，捲入秦軍中，秦軍難以向前，甚至連睜眼都難。王鎮惡大笑道“哈哈，好風！大風起兮軍威揚，猛士揮戈兮敵膽落……”晉軍將士得風之助，順風擊敵，秦軍前方軍卒爲晉軍所逼，擠向後面軍士。由於秦軍爲風所擾，咫尺間難辨敵我，自己軍卒互相擁擠，誤以爲是晉軍，開始自相擊殺，軍隊迅速潰亂，胡翼度也於亂中被己方軍士踐踏而死。當風清氣定時，秦軍已全面潰敗，如地頹山倒般崩散開來。姚丕乘輿爲晉軍所圍，亂槍刺死。姚難被毛德祖追及，斬落馬下。