东晋虽说偏安一隅，但一直没有放弃北伐的梦想。相继派大将殷浩、桓温北伐。桓温英武有才略，但野心也不小，朝廷对他很忌惮，对他的北伐并不全力支持，反从旁掣肘。所以三次北伐都相继失败，最终未能扭转偏安的局面，这实在是一件憾事。
桓温字元子，是宣城太守桓彝的儿子。未满周岁时太原人温峤见了他说：“此儿骨骼不凡，请再让他哭一下。”等到听了他的哭声，又说：“真是英才降世！”桓彝因为此儿为温峤所赏识，所以给他取名叫温。温峤笑着说：“果然如此，将来也要改作和我一姓。”桓彝被韩晁害死，泾县县令江播参与了此事。当时桓温十五岁，头枕戈矛，眼流血泪，立志报仇。到十八岁，碰上江播已死，他的儿子江彪兄弟三人居丧，把刀放进手杖，用来防备桓温。桓温谎称吊丧客人，得以进入，在守墓的庐屋里杀了江彪，然后又追杀了他的两个弟弟。时人为之称叹。
桓温为人豪迈爽朗，有雄风高节，姿貌奇伟，脸上有七颗星印。年少时，同伴称赞他说：“桓温眼睛像紫石棱，须发如刺猬毛，是仅次于孙仲谋（孙权）、晋宣王（司马懿）一类的人物。”被选为南康长公主的夫婿，拜为附马都尉，袭万宁男爵位，授琅玡太守，屡迁至徐州刺史。
桓温同庾翼友善，经常在一起相约要安定天下，匡国济民。庾翼曾经对晋明帝推荐说：“桓温从小就有雄才大略，希望陛下不要把他当作平常人看待，也不要当作平常的女婿，应当像周宣王对方叔、召伯那样，委以复兴重任，让他弘扬大道、匡济时局，完成艰难事业。”庾翼死后，明帝便提拔桓温为都督荆梁四州诸军事、安西将军、荆州刺史、领护南蛮校尉、假节。
那时候，蜀地成汉政权多变故，国势衰颓。公元346年，桓温率军攻打成汉。朝中许多大臣认为蜀地道路艰险，恒温兵力不足且又深入敌后，这一仗凶多吉少，哪知桓温仅用了5个月的时间，就荡平蜀地，攻陷成都，成汉主李势被迫投降。
这一辉煌胜利，使桓温的威名震动朝内外。他想进一步树威，几次上书要求北伐。朝廷怕他北伐成功兵权更重，对他的要求不予理睬。朝廷先后派褚裒、殷浩领兵北伐，都以失败告终。桓温乘机上表弹劾殷浩，结果殷浩被罢免。桓温将朝中障碍除去后，再也没有人能阻止他领兵北伐。
公元354年春，桓温率领4万人马，水陆并进，讨伐前秦苻健。苻健闻讯后忙派太子苻苌、丞相苻洪、淮南王苻生领兵5万前去抵御。
且说淮南王苻生，自幼瞎了一只眼，却异常勇悍狂悖。他的祖父苻洪不喜欢他，有次指着他的瞎眼向左右开玩笑：“听说瞎儿只有一只眼流泪，不知是否如此？”苻生听了这话，立即拔出佩刀刺向瞎目，指着淌下来的滴滴鲜血对祖父说：“这不是瞎眼流下的眼泪么！”众人见了，无不惊骇。苻生成年后力大无穷，能与猛兽格斗，击刺骑射，无一不精。
两军相遇，苻生一马当先向晋军冲去，两名晋将截住他厮杀，都被他劈于马下。他左冲右突，如入无人之境，晋军前队人马抵挡不住，纷纷溃退。桓温见来将勇猛，忙将弓弩手调上前，只听一声令下，箭如飞蝗飞入敌阵。苻生毫不畏惧，用刀拨箭依然猛冲，忽然听到身后一声惨叫，太子苻苌身中两箭落马。苻生回马救起太子，且战且退。晋军乘胜追击，直抵霸上。
苻健见大军败回，吃惊不小，连忙紧闭城门，坚守不出。关中百姓深受鼓舞，纷纷前来劳军，长安附近的郡县全都归附了晋廷。
晋军驻扎在霸上，日子一久军粮不继。桓温本打算麦子成熟时派兵抢收，补充军粮。苻生早已料及，派兵将没有成熟的麦子全部割光。桓温的军粮越来越少，只得下令退兵。
公元356年，晋廷命桓温讨伐反叛的羌人首领姚襄。姚襄反叛晋廷后，他的部将一齐劝他北还。姚襄依从了部下的意见，攻占了许昌，随后又攻打洛阳。
洛阳守将周成，本是魏国降将，以后又背叛了东晋朝廷。周成见羌人来势凶猛，坚守不出。姚襄闻报桓温领兵来攻打他，连忙撤除对洛阳的包围，驻扎在伊水北岸，与晋军隔河相对。
姚襄知道晋军勇猛，觉得只有使诈才能击退晋军。他派使者过河对桓温说：“我家主公闻得大将军亲自领兵前来，自知不敌，愿意归降。望大将军渡过伊水，接受我军投降。”
桓温怎会上当，只是冷冷地对使者说：“姚襄准备投降，只管领兵过河来见我，我要是领兵过河，那便是征讨。要是他不来投降，过几天我就渡河扫除叛逆！”姚襄听了使者回报，知道桓温已识破他半渡而击的计谋，只好命令全军作好戒备，准备迎击晋军。
渡河作战那天，桓温亲自披挂上阵，晋军兵多将广，一下子就击溃了姚襄军。姚襄急忙率领残军，向平阳逃窜。晋军一直挺进到洛阳城下。叛将周成见晋军声势浩大，不敢抵抗，打开城门向桓温投降。
收复了洛阳，桓温志得意满。他带着大批随从祭拜了先帝陵墓，派人修葺故宫，然后留下部分官兵驻守，自己率领大军班师。这年十月，桓温上书朝廷，请求还都洛阳。朝中臣子大多认为目前局势不稳，不宜迁回故都，等到时机成熟之后，再迁回洛阳也不迟。由于众多官员的反对，迁都之事未成。
公元365年，前燕攻克洛阳，洛阳终于得而复失。
经过两次北伐后，桓温的野心越来越大。他为了在朝廷进一步树威，于公元369年夏初，统率5万大军，从姑孰出发，向北讨伐前燕。
六月间，大军到达金乡（今山东金乡）。这年夏季气候干旱，水位低，航道涩滞，运输给养十分困难，大军无法北进。参军郗超建议先在黄河、济水一带驻军，屯积粮草，等到来年再进攻。桓温想速战速决，连连摇头。郗超道：“若想速战速决，不如直攻邺城，一决胜负。”桓温又认为此举过于冒险，没有采纳。
桓温思考再三，派毛虎领兵在巨野开凿了一条300里长的河道，引汶水入清水。桓温领兵从清水乘船到黄河，连败前燕军，士气大振。
前燕主慕容玮闻报大惊，忙命慕容厉领兵两万前去抵御。晋军士气正盛，杀得前燕军大败而逃。慕容厉差点儿丢了性命，匹马奔还。
告急文书不断飞向邺城，吓得慕容玮六魂无主。朝中大臣见晋军来势凶猛，大多主张迁都。车骑大将军慕容垂热血沸腾，痛斥了主张逃跑的臣子，自愿领兵抵御晋军。慕容玮本来心慌意乱，听了慕容垂的话顿时定下心来，命他领兵5万前去御敌。他又派使者到前秦，请求发兵援救，前秦主为了共同的利益，派兵两万前去救援。
桓温领兵驻扎在枋头（今河南浚县淇门渡），由于水位降低，河道接近干涸，军粮告急。慕容垂领兵到了枋头附近，扎下营寨按兵不动。他对部下说：“晋军运粮困难，希望速战速决。我们先不出战，待他粮草耗尽再出击！”
晋军粮草日益减少，军心开始动摇，接着听说前秦军前来援燕，官兵难免恐惧。桓温知道取胜无望，下令烧掉所有舰船，丢下器仗，改由陆路撤回江东。
桓温久经沙场，知道撤军时最易遭受袭击。他留下一支部队埋伏好，准备伏击敌人的追兵。埋伏的部队守候了两天两夜，不见有敌人来追，此时大队人马已经远离，便急忙赶上大部队向南撤退。
谁知到了第五天夜里，慕容垂率领8000精兵杀入晋军大营。晋军多日劳累，疲乏不堪；又因离开战场已远，放松了警惕，顿时被燕军击溃。桓温带着残军且战且退，冷不防援燕的前秦军斜刺里杀到，把晋军杀得七零八落，溃不成军。
晋军回到姑孰，5万人马只剩下1万多，桓温的第三次北伐，最后以惨败告终。
桓温生性俭朴，每顿只吃七枚干茶果而已。可是却凭恃雄豪在朝廷专权，窥伺皇位，想取而代之。有一次他躺着对亲信说：“这样寂寞无为，将被文帝司马昭、景帝司马师所笑。”众人都不敢对答。一会儿又抚着枕头坐起来说：“既然不能流芳后世，难道就不能遗臭万年吗？”一次经过王敦的墓边，他望着墓说：“真是能干的人！真是能干的人！”他的心迹就是这样。