背景

桓溫在第二次北伐成功收復洛陽后聲望提高，先于升平四年(360年)進爵南郡公，后更在興寧元年(363年)進大司馬、都督中外諸軍事、錄尚書事，正式掌握朝政。次年更授桓溫揚州刺史，令桓溫掌握京畿地區軍事?；笢仉m然內鎮揚州，然而原本所都督的荊、江二州亦交由其兩個弟弟桓豁及桓沖掌握，由此桓溫基本上集東晉全國軍政大權于一身，僅未能掌握徐、兗二州所在的京口及豫州等兵力。

另一方面，原本名義上臣服于東晉的前燕在其君主慕容俊在永和八年(352年)稱帝自立后，就多次與東晉發生戰事。前燕更多次派兵進攻洛陽，雖勉強能守著洛陽，但河南諸郡其實都被前燕所奪。東晉終在興寧三年(365年)失去洛陽。司冀等地皆失于前燕后，前燕又進攻兗州等地，于太和元年(366年)又奪取魯郡和高平郡，甚至曾南侵至竟陵郡。

面對前燕不斷的軍事行動，桓溫亦希望以北伐提高自己聲望，以圖實現自己野心，登上帝位;又因前燕慕容恪于太和二年去世，桓溫于是決意進行北伐，打算打敗前燕后回朝受取九錫，終篡奪東晉政權。

過程

太和四年(369年)，桓溫上請北伐，并請與徐、兗二州刺史郗愔、豫州刺史袁真及江州刺史桓沖一同出兵。郗愔是在庾希因救援高平及魯郡不力而被彈劾免職后受桓溫所推，然而其實桓溫一直覬覦郗愔部下駐京口的軍隊，心中很不愿由郗愔統率這些部眾。當時郗愔之子郗超是桓溫心腹，明白桓溫心思后就假作父親書信，將父親的徐兗二州刺史的職位讓給了桓溫，令桓溫十分高興。至四月庚戌日，桓溫終自所鎮的姑孰領五萬人出兵前燕。

桓溫北伐至兗州，當時郗超顧慮汴水因戰亂久未浚治，認為會影響漕運，但桓溫不聽。直至行軍至金鄉時就因天旱而令水軍不能繼續前進。桓溫當時就命毛穆之開鑿河道，引水令桓溫水軍得以繼續前進，終成功進入黃河。

然而，郗超又進言，認為桓溫入黃河之法是逆著水流而進，與東晉基地距離又遠，難通漕運，擔心前燕會拒守不戰，令晉軍陷入糧道斷絕，無軍糧繼續北伐的困境。郗超于是建議桓溫盡率全軍直擊前燕國都鄴城，不論前燕逃回遼東后方、拒守鄴城或出戰與東晉決一勝負皆有利于北伐進展;另郗超又提議一個較穩健的策略，建議桓溫守著河道，控制漕運，一直儲蓄糧食，直至明年夏天方才繼續進攻。郗超又認為若果不速戰速決，當戰事拖延至秋冬后，水量減少而北方早降溫的客觀條件之下，會令到晉軍更難維持。但桓溫都不聽從。

桓溫隨后派檀玄攻取湖陸，更俘獲慕容忠。前燕所派慕容厲率步騎二萬進攻，桓溫又于黃墟大敗敵軍。鄧遐、朱序又在林渚擊敗燕將傅顏，前燕高平太守徐翻更投降東晉。前燕于是再派慕容臧率諸軍抵抗桓溫，但都失敗。前燕見此，唯有派人向前秦求救。

七月，前燕人孫元率宗族黨眾起兵響應桓溫，桓溫于是移屯枋頭。當時前燕皇帝慕容暐和太傅慕容評對戰事發展都十分恐懼，打算北逃回遼東。但當時慕容垂自己請求進擊桓溫，慕容暐于是讓慕容垂代替慕容臧率眾抵抗桓溫。同時，慕容暐又以虎牢以西的土地賂誘前秦派兵救援前燕，在王猛的支持下，苻堅于是在八月派茍池及鄧羌率步騎二萬救援前燕。

當時前燕司徒長史申胤就認為桓溫“驕而恃眾，怯于應變。大眾深入，值可乘之會，反更逍遙中流，不出赴利，欲望持久，坐取全勝?！鳖A料當晉軍糧運出現問題時就會不戰自敗。當時，桓溫以昔日歸降東晉的段思為向導，前燕尚書郎悉羅騰卻擊敗桓溫軍，生擒段思。另桓溫所派的李述亦被悉羅勝和染干津所殺，令晉軍士氣下降。同時，桓溫早前命袁真攻打譙國和梁國，意圖開石門水道以通漕運，但袁真攻取二郡后卻不能開通水道，令水路運輸受到阻礙。

九月，前燕開始反擊，慕容德率一萬兵與劉當駐屯石門，李邽以五千豫州兵斷絕桓溫糧道。慕容宙則以一千兵設計擊敗晉軍，殺傷大量晉兵?；笢匾姂鹗虏焕?，又因糧食將竭，更聽聞前秦援兵將至，于是在九月丙申日焚毀船只，拋棄輜重，循陸路退軍。只留毛穆之為東燕太守?；笢亟泜}垣南歸，途中鑿井取水飲用。當時前燕諸軍亦有追晉軍，但慕容垂認為桓溫新退必然提高警覺，并以精銳殿后，不如待晉軍見燕軍未至，專心從速南退時才大舉追擊，于是只領八千騎兵從后緩緩跟隨。數日后，慕容垂見晉軍加快速度，于是加速追擊，并在襄邑追及桓溫。另一向面，慕容德已經領四千騎兵率先在襄邑設伏，于是桓溫在襄邑受兩軍夾擊，晉軍大敗，死了三萬兵。茍池所率的前秦兵亦在譙國邀擊桓溫，殺傷又以萬計。十月己巳日，桓溫收拾散卒，駐屯山陽。叛歸東晉的孫元在武陽據守，但都被前燕所擒。第三次北伐至此結束。