消灭了刘毅等人后，刘裕开始筹划讨伐收复蜀地。选择元帅的时候，觉得很难找到合适的人选，他认为西阳太守朱龄石既有勇武，又熟悉胜任官吏的职责，打算任用他。大家却认为朱龄石的资历名望还轻，难以承当重任，刘裕却很看好他。
十二月，刘裕任命朱龄石为益州刺史，统帅臧熹、蒯恩、刘钟等人前去讨伐蜀地，并把自己大军的一半共二万人配给他指挥。臧熹是刘裕的妻弟，职位也比朱龄石高，但也接受朱龄石的统领。
刘裕与朱龄石秘密商量进攻取胜的方法，说：“刘敬宣以前进军到黄虎，没有建立什么功业便退回来了，所以，敌兵以为我们这次会从外水出发，又防备我们出其不意仍然还从内水进步，这样，他们一定会用重兵把守涪城，封锁内水。如果我们进军黄虎，正中他们的计策。现在，我们以大部队经过外水直取成都，另外派一支迷惑敌人的军队进攻内水，这是克敌制胜的奇计。”
刘裕担心这个计划事先传扬出去，敌人摸清了自己的虚实动静，便另外写了一封信装在盒子里，交给朱龄石，在盒子上边写道：“到白帝城再打开。”这几路大军虽然开始行动，但却不知道为什么要这样安排。
毛脩之坚决要求随大军出发，刘裕知道他家人被蜀人所杀，担心他到蜀地之后会大肆屠杀，而当地人也因为与毛脩之有宿怨，可能会选择拼死坚守抵抗，所以，没有答应他的请求。
朱龄石的军队到达白帝城后，打开盒子里刘裕写的书信，上面说：“大部队全部从外水进攻成都，臧熹从中水进攻广汉，老弱残兵乘坐高大的战舰十几条，从内水向黄虎进发。”(四川以岷江为外水，涪江为内水。)
于是，几路大军火速向目标进发，谯纵果然命令谯道福带领着主力部队镇守涪城，用来防备从内水进攻的敌人。
朱龄石率大军抵达了平模，距离成都还有二百里。成都王谯纵派遣侯晖、谯诜率领一万多人屯驻在平模，在江水两岸筑起城墙，抗拒敌兵。
朱龄石对刘钟说：“现在正赶上天气太热，但是敌兵地势险固又防守严密，进攻他们也不一定能够攻克，只是白白增加士兵的疲劳困顿和伤亡罢了，我想暂时停止进攻，养精蓄锐等待时机，你看怎么样?”
刘钟断然否定，说：“不行，出发的时候我们扬言大部队是从内水进攻，谯道福所以才不敢放弃涪城。现在大军到了这里，出乎敌人的意料之外，侯晖这帮家伙已经吓破了胆。贼兵之所以挡住去路坚守险要，是因为他们害怕不敢迎战。我们正应该趁他们非常害怕的时候，调动全部的精锐部队进攻他们，我们一定会胜利。攻克平模之后，自然可以擂动战鼓勇往直前，成都也一定无法坚守了。如果把进攻缓解下来，两军相持不下，他们就会了解到我们的虚实。万一涪城的守军再忽然到来，把兵力合在一起抵抗我们，他们的人心也已经安定，良将也集结过来。那么，我们希望对战又没有办法把敌人引出来，军中粮食又无法供应，我们的二万多人就要全部被蜀人所俘虏了。”朱龄石听从了他的劝告，决定进攻。
诸将认为江北的城垣地势险要，守兵众多，所以打算先进攻江南的城池。朱龄石说：“现在，我们即使屠灭了南城，也没有办法攻克北城，如果集中精锐攻克北城，那么南城我们不用挥旗进攻也会自动溃散的。”
七月，朱龄石率领几支部队向北城发动了猛攻，从清晨开始作战，一直战至中午，烧掉了敌人的瞭望台，北城终于被攻克，斩杀了侯晖、谯诜，又带兵回师进攻南城，南城守军果然即刻溃散。
朱龄石把船留在江中，众军弃船登岸步行向成都进发，谯纵的大将谯抚之在牛脾屯军，谯小苟驻防打鼻。臧熹进攻谯抚之，把他杀了，谯小苟听说这个消息，也全军崩溃，于是谯纵手下的那些军营，一听见东晋部队到来的消息，便都一个接一个地土崩瓦解。
初五，谯纵放弃成都出逃，尚书令马耽把府库封存起来，等待东晋军队。初九，朱龄石的军队进入成都，诛杀了谯纵同祖父的亲属，其余的人都安居如常，让他们恢复正常的生产经营。
谯纵逃出成都后，先去辞别祖先的陵墓，他的女儿说：“逃跑也不一定能逃脱，只能得到更多的侮辱，同样是死，可以死在祖先的墓旁。”谯纵不听。
谯道福听说平模失守，从涪城率领精锐部队五千人日夜兼程赶来救援，谯纵前去投奔他。谯道福看见谯纵，怒不可遏地说：“大丈夫有这样的功名事业，却把它丢弃了，你还要回到哪里去!人谁能不死，怎么能怕成你这个样子!”又把佩剑狠狠地向谯纵掷去，砍中了他的马鞍。
谯纵只好离去，走投无路之下自己上吊而死。当地人把他的脑袋看下来，送给了朱龄石。
谯道福又对部众们说：“蜀国的生存和灭亡，其实是维系在我的身上，不在谯王的身上。现在我还活着，因此，还足以进行一次决战。”部下都表示同意，谯道福把全部的金银财宝分发给手下的人，众人接过东西后，却全都逃走了。
谯道福无奈，只身逃到獠人部落中，被杜瑾抓住，送交给东晋军，就在军营门前被斩首。
朱龄石把马耽放逐到越嶲(xi)，马耽对部下说：“朱候不把我送往京师，是因他盗取府库财物甚多，打算将我杀人灭口，我必定难逃一劫。”于是，沐浴之后，躺在床上，自缢而死。没多久，朱龄石的使者果然到了，砍下了他尸体上的人头。
朱龄石派沈叔戍守涪城，蜀人侯产德叛乱，沈叔击溃了叛军，将侯产德斩首。本来，朱龄石平定蜀地之时，所诛杀的人只限于谯纵一族的后裔，侯产德事件发生后，许多人被牵连进去，朱龄石下令彻底追究，于是被杀死的人很多。
东晋朝廷因朱龄石平蜀有功，进号辅国将军，下令让他监六郡军事，赐爵丰城县候，食邑千户。