恆玄加快了篡位的步伐。九月，自封為楚王，離皇帝只差一階了。十月，劉裕隨桓來建康辦事，遇到桓謙。當時北府宿將死散殆盡。劉裕變得更加引人注意。

桓謙試問劉裕：“楚王勳德隆重，朝野之人，均說宜代晉位，將軍以為何如？”劉裕機警地回答，“楚王是宣武（恆溫謐號）之子，勳德蓋世，晉家微弱，民心久移，乘此代晉，有何不可！”桓謙興奮地說：“將軍認為可以就可以了。”桓玄最擔心北府兵，聽到劉裕的這番話，一塊石頭下了地，於十二月遷晉安帝於潯陽，正式纂位，建國號為楚，改元水始這一時期，劉裕也抓緊了他的外交工作。

首先是取得高土族的信任。東晉高門土族，首推王、謝、桓、庾。庾氏在桓溫當政時期，受到嚴厲的管制，很難恢復元氣。桓氏是劉裕要推翻的物件。只有王、謝值得深交。劉裕與現任司徒的玉謐早有交往，說把目標対淮了謝裕。謝裕字景仁，是東晉名相謝安次弟謝據之孫，時以黃門恃郎領驍騎將軍。一次劉裕隨桓到建康亦事，找藉口往渴謝裕，言談之間，曲意奉承；大得謝裕的歡心。

謝裕留他共進午餐，飯菜正在備辦，恆玄派人邀謝裕進宮謀事，催促甚急。謝裕不慌不忙，硬等到飯菜上桌，與劉裕食畢才動身。二人遂成深交。其次是交結中級士族作為羽翼。劉裕與同府長史袁湛、中兵參軍徐美之參軍朱齡石交情甚篤，幾乎以同志相稱。此外，劉裕與一班京口寒門小兄弟，如劉毅、孟昶、諸葛長民、劉藩、何無忌，了劉穆之檀韶、檀祇、檀道濟、向靖、劉粹、孟懷義、孟龍符及劉懷肅兄弟等，結為死黨，保持緊密聯絡，預防突發事件。

劉裕的頻繁活動，引起桓氏家族的注意。桓玄在兄長們的請求下，於元興三年（公元404年）正月，任命堂兄桓弘為徵將軍、青州刺史，鎮守廣陵，與鎮守京口的桓翛取得呼應；任命劉裕的死散刁連為左軍將軍、豫州刺史，鎮守歷陽，以保證長江中游的暢通；任命刁達之弟刁暢為右衛將軍，刁造之子刁弘為撫軍將軍府司馬，並啦京日，以加強桓的力量。

劉裕已經意識到這些任命的含義。的主三月初，劉裕又一次陪桓惰來建康。司徒王謐把劉裕首次引見於桓玄。植玄對王謐說：“劉裕氣度不凡，真象一個英雄。”居然十分器重。桓玄的夫人劉氏，異常精明，見過劉裕，對桓玄說：“劉裕胸有大志，必須儘早剷除。”桓玄回答：“我正想收復中原，非劉裕無人可用。中原收復之後，再議處置辦法。

這時，劉裕透過耳目，得到這些訊息，決定馬上發動兵變。恆翛辦完事，邀劉裕同從陸路返回。劉裕假稱腿上刀傷復發，不堪步從，與何無忌乘順風船，連夜趕回京口。一下船，劉裕就和何無忌分頭去找劉道規和劉數。劉道規和劉毅都是桓弘的中兵參軍，個在家體假，一個在家守孝，劉裕希望他們在廣陵起兵響應。劉道規是劉裕的異母弟弟，當然沒有話說。

劉穀早有討桓之心，也一拍即合他們又同去找因喪失前程在家生氣的青州主簿孟想，孟昶當即答應在廣陵作內應。同時，劉裕派專使把兵變計劃通知在歷陽的諸葛長民和在健康的劉近、王、辛慮興、童厚之等人，請他們響應。諸葛長民時任習速左軍將軍府參軍，他的任務是殺掉習逆，封鎖長江，以斷桓玄西奔荊楚的後路。劉邁是劉毅的親哥哥。

王容是太原人，不久前攜弟王懿從前秦歸來，卻不受桓玄重視，怨氣很大。辛扈興、童厚之與劉裕號稱莫逆。此四人當時均做京官，任務是在京城製造亂子。