桓温刚提出西征蜀国时，朝廷中立即“唾沫星子”乱飞，恨不得淹死他。桓温把脸上擦擦干净，把这些无聊的清谈名士全当“鸟人”，说的全当“鸟语”。
他没有要中央的任何支援，抛弃了大后方，孤注一掷，千里远征。俗话说：“强弩之末，不能入鲁缟;冲风之衰，不能起毛羽”，桓温能成功吗?
在质疑声中下定决心
建康对于开疆拓土一般分为两派。反对派认为：南方本身脆弱，一折腾自己骨头都要散架。赞成派认为：我们是中华正统，为统一全国的理想而奋斗，粉身碎骨也不怕。他们吵来吵去就一个主题：“要不要北伐?”因为对于逃到江南的贵族们来说，光复中原才是真正的“还我山河”。
桓温跳出旧框框，选择了第三条道路：平定蜀国。
他的思路是：北方石虎的国力太强，蜀国弱小，要先易后难。也就是先攻击敌人力量薄弱的农村地区，再进攻大中城市。
大臣们一听到桓温的建议，反应是“呸”、“滚”、“弱智”、“脑子进水了吧”，理由是：1、军队人数不足，桓温以一个荆州的力量担当灭国的重任，白日做梦、异想天开;2、蜀国地形险阻，易守难攻。路途遥远，粮草运输困难;3、石虎可能趁虚进攻荆州。
桓温被骂得“头稀昏”，人也傻了。此时任江夏相的袁乔挤开其他下属，走到前面，说：蜀国李势是个昏君，自以为地势陡峭，不作防备。如果带上1万人轻装上阵，快速奔袭，一定会取得成功。石虎以为我们有防备，肯定不敢南下，这是千古良机啊。
桓温一听，如醍醐灌顶，下定了灭蜀的决心。
在一片“唱衰”声中，刘惔却摇摇羽扇，说：桓温此次一定会成功。
其他名士不解，问：为什么呢?
刘惔说：桓温是个赌徒，赌博的手段很精，只有拿准了才出手。我担心的不是他攻不下蜀国，而是攻下蜀以后，朝廷就无法控制他了。
346年11月，桓温向建康发出讨伐蜀国的奏章，都没有等到回复，就义无反顾，带着1万精锐部队踏上了漫长又凶险的西征之路。这一年他35岁。
晋军一路没有遇到抵抗
浩浩荡荡的舰队先沿着长江逆流西上，进入蜀的腹地后，弃船登陆。当大军渡过三峡时，桓温望着两岸的高山和脚下滔滔江水，感慨万千，长叹说：既然要做忠臣，就不能做孝子啊。他的意思是：此去可能无回头之日。
李势在宫内不分昼夜地饮酒作乐，寻欢缠绵，整个国家如一盘散沙，无人问事。桓温居然没有遇到敌军，轻松地把重重天险抛在身后，挺进了巴蜀腹地。
李势才听到消息，大惊失色，从香艳女人堆里爬了出来，命令组织人马抵抗。但高级将领间意见不统一，争吵不休，完整的作战方案还没有拿出来，晋军已畅通无阻，到达了成都南边的彭模(今四川彭山东北)，离成都只有上百里。
桓温打算兵分两路，同时北上，袁乔说：我们孤悬在外，一分为二，兵力分散;如果一军失败，大势去了。不如全军前进，每人只带三天干粮，与敌人决战，一定能胜利。
桓温听从了他的建议，留下少数人马驻守彭模，主力部队直扑成都。沿途的蜀军全无斗志，节节败退。桓温军如有神助，士气高昂，三战三胜。蜀军人数远多于晋军，但指挥不统一，全线溃败。
晋军逼近成都东南两公里的笮(zuó)桥，双方在此决一死战。
决战大胜带有偶然性
最坚定的主战派袁乔担任前锋，一马当先，然而左冲右突，死伤无数，毫无进展，无奈后退。蜀军的乱箭射来，一直落到桓温的马前，晋军人心动摇，万分危急。
桓温也绝望了，再不撤退可能全军覆没，下令鸣金收兵。
传令官看到崩溃在即，被吓傻了。听到命令后手足无措，在极度的恐惧紧张之下，传错了命令——不是鸣金收兵，而是击鼓进军。战鼓声隆隆响起，响彻山林。晋军被打得头晕，不清楚战况。以为敌人已败，晋军取胜，大总攻开始了。个个精神振奋，疯狂地发起攻击，喊杀声冲天。
袁乔听到鼓声，勒马回身，冲进敌阵，士兵们个个视死如归。蜀军也被对手的拼命吓呆了，军心大乱，转身就逃，兵败如山倒。
这一次大战，蜀军的主力损失殆尽。李势慌忙带着几个亲信冲出成都，先是狼狈北逃，后来也知道无路可走，向桓温送上了降表。桓温赦免了他的家族。
李势被送到建康，被封为归义侯，又活了14年，病死于建康。这个位于蜀地的“成汉”国自此灭亡。如果从李特算起，经历了6主，共46年。
回顾桓温灭蜀，历时5个月，是惊心动魄的一次豪赌。最后大战更是命悬一线、绝处逢生，可以称得上是“史上最阴差阳错的胜利”。
桓温攻下成都后，蜀地再次并入东晋的版图，成为益州。但是桓温心神不宁，一直担心他的大后方荆州会有闪失。他前后在成都只停留了一个月，就心急如焚地赶回了江陵(今湖北江陵县)。因为灭蜀之功，他被升为征西大将军、开府仪同三司、封临贺郡公。
与灭蜀之战有关，桓温还留下了两个经典的故事。