沒過多時，卻見敗將徐赤特逃到石頭城，劉裕問清原委後，極為憤怒：今天差點因為你小子的過錯全盤皆輸！責備他違背軍令，擅自出擊，敗陣之後又棄軍而逃，說罷吩咐立即將其斬首示眾。然後劉裕命朱齡石率一千名精銳鮮卑兵士先行趕往南塘支援沈林子，其餘大隊人馬隨後跟進。從此項命令來看，這一千鮮卑兵士要有能力趕在其他各隊晉軍之前到南塘，機動性應該高於其他晉軍，因此很可能就是前不久索邈帶著沿江作秀的鮮卑重騎兵。
徐道覆的第二輪攻擊開始了，他沒想到兵力微弱的沈林子不退反進，已搶先占領南塘堤道的北端，徐道覆軍擁擠在堤道上無法展開，無從施展兵力上的優勢，兩軍殺作一團，交戰多時仍不分勝負。徐道覆揮軍反複攻擊，將戰線一點點往北擠，沈林子畢竟兵少，在徐道覆軍的車輪式攻擊下漸漸難以支撐，但正在此時，朱齡石的援兵到了。
朱齡石率領的一千鮮卑兵士可能是騎兵，南塘的狹窄地形根本沒給戰馬提供馳騁的空間，因此他們全部步戰，排成密集的隊形，端著四米多長的長槊，像一道長滿鋒利矛尖的鋼鐵城牆，沿著堤道緩緩推進。
五鬥米道軍的強項是水戰，陸戰使用的主要是短兵器，如果是在開闊地上一對一地格鬥，用這些武器對戰笨重的長槊並不落下風。但在這樣重兵對抗的戰場，麵對密集的槊尖，徐道覆率領的士兵無處可避，根本沒有機會靠近對手便被亂矛捅死！而且因為兵力太密集，前麵的人想撤退都不容易，於是一番戰鬥下來，徐道覆軍前鋒數百人戰死，後邊的人驚駭而退，晉軍損失卻非常小。徐道覆見已無力再攻，隻好收兵退回丹陽郡城。
稍後，盧循率領大軍到達丹陽郡城，劉裕也率軍渡過秦淮河，在南岸築壘布陣。盧循見徐道覆打了敗仗，而劉裕也已趕到，不敢再打，又從丹陽郡城撤回蔡洲，結束了這次雷聲大雨點小的會戰。此戰盧循、徐道覆開局打得不錯，他們第一次成功地算計了老對手劉裕，將晉軍主力調到北線，然後又用誘敵伏擊戰術擊敗徐赤特，差點洞穿晉軍南線的木柵防線，實屬難能可貴。但徐道覆的後續行動沒打好，尤其不該在第一輪攻擊後，在南塘以南休整軍隊，導致沈林子搶先控製了南塘要隘，使這次進攻功敗垂成。晉軍方麵，沈林子是此戰的最大功臣，正是因為他臨危不亂，應對得當，撐到朱齡石的援軍到達，終於轉敗為勝。劉裕在此戰中的表現略失水準，整個過程有點被動，這大概與他此時隻想堅守不戰，等待時機有關。劉裕最大的失誤是用人不當，本身的指揮並沒有大破綻，且此時晉軍的處境比盧、徐二人初到時已大幅度改善，就算徐道覆成功突破了沈林子的防禦，要想真正打敗劉裕，奪取建康，恐怕成功的機會仍很渺茫。
盧循在精心策劃的軍事行動小敗之後，再不敢貿然發動攻擊，隻是分兵襲擊京口和沿江各城，但因為晉軍防備嚴密，都未獲得太大戰果。因為晉軍此時缺少足夠的戰船，當然不願以己之短，擊敵之長，劉裕也沒有進攻蔡洲，隻是任命庾悅為江州刺史（總部尋陽，現在還在盧循的控製之中），讓他組織力量去騷擾盧循的後方。因此在之後一個多月內，雙方都未再發生大規模的交戰。
時間一久，人數眾多又遠離後方的盧循大軍漸漸感到支持不住了。在建康附近的各郡縣要麼是守備太強，要麼是已經堅壁清野，都弄不到多少糧食。於是盧循找徐道覆商議說：“如今軍隊已經疲憊不堪，再留在這裏，不被劉裕打垮也要被饑餓拖垮！不如先回尋陽，然後攻取荊州。我們占有了荊、江兩個大州，就可以依仗天下的三分之二，與建康對抗。”徐道覆雖然心有不甘，但麵對客觀情況也隻能如此了。
五鬥米道軍的兩大頭目達成共識之後，七月十日，盧循率軍從蔡洲西撤，回師尋陽，隻留下範崇民率五千兵守衛南陵（今安徽貴池縣西南），阻擋晉軍追兵。在確定盧循已經退走後，建康城宣布解除戒嚴，曆時約兩個月的建康保衛戰終以晉軍的勝利而告結束，劉裕終於憑借著過人的毅力、才華，還有運氣，度過了他一生事業中最大的一次危機。