五月二十一日，刘义宣率部进抵梁山洲。

王玄谟派垣护之向柳元景告急说：“西岸营垒失守，如今，我东岸营垒仅有一万多人，而敌人则是我军数倍，强弱不敌，我打算推到姑熟，与你一起抵御敌人，商议对策。”柳元景对垣护之说：“军法如山，不可先退。敌人人数虽多，但相互猜忌，并不统一，如今，我将率领全军火速赶往你处增援。”垣护之说：“敌人都说南洲这里有三万多人，可事实上，将军的兵力才三千人，不足十分之一，如果将军倾巢而出，将军的虚实就完全暴露了，敌人的士气就大振了。王玄谟当然不能退到这里，但将军不如分兵前去救援。”柳元景回答：“好！”于是，将老弱残兵留在营垒，挑选出精兵全部派去增援王玄谟，垣护之的水军先行出发。

西垒得手后，臧质又派遣部将庞法起率领数千人马进攻南浦，打算切断王玄谟的归路。正巧，垣护之、郑琨等军到达，与原来驻守此地的武念所部拼死苦战，庞法起大败，所部数千人马死伤殆尽，庞法起单船而逃。其他各路援军虚张声势，到处插满了军旗，远远望去，好像梁山有数万人马，叛军都吃惊地说：“京师的部队全都到了！”

臧质请求亲自率军进攻王玄谟的东垒（东梁山）。刘义宣的谘议参军颜乐之对刘义宣说：“臧质如果再攻克东城，那么，大功全都是他的了。应当派遣您自己的部将前去。”于是，刘义宣派遣刘谌之与臧质一同进发，在东垒以南列下阵势，对东垒发起进攻。王玄谟留下老弱守城，都督各军出城，与叛军大战，薛安都率领骑兵率先出城，垣护之领着众将随后前进。双方激战很久，薛安都的骑兵猛攻叛军军阵右侧，谭金三次从叛军阵中杀进杀出，敌人阵势稍稍松动，谭金瞅准时机，纵兵猛击，诸将随后跟进，叛军军阵东南面仍然死斗，薛安都又率领骑兵横向杀去，敌人阵脚开始崩溃，官军骑兵杀入阵中，薛安都的队主刘元儒在战舰上斩杀了刘谌之。当天，叛军的骑兵部队也从芜湖出发，赶来参加会战，但他们发现薛安都的骑兵非常骁勇，吓得藏在山背后不敢出来。刘季之和宗越又攻破了叛军西北阵脚，各军一齐冲击，臧质大败。当时，风势甚猛，垣护之见到长江之上塞满了敌人的战舰，他对王玄谟说：“今天当以大火讨平敌人！”命令队主张谈等人纵火焚烧江中的敌舰，霎时间，满江烟炎张天，一片火海，风猛水急，大火蔓延烧到被叛军占领的西岸营垒，众将又趁着风火之势，一鼓作气，纵兵进攻，西岸的刘义宣也大败。此战，垣护之弟弟垣询之中箭而死。

惊心动魄的梁山之战，让刘义宣心惊胆战，他乘坐一条小船，仓皇西逃，一路上，紧闭船舱，不停地哭泣，追随他的荆州将士仍有一百多条船。臧质到处寻找刘义宣商量后事，找了半天都找不到，臧质顿时六神无主，也匆忙西逃，部下一哄而散。

五月二十三日，朝廷下令解除了戒严。

臧质逃到浔阳，焚烧了浔阳腹地，带着妓妾向西逃跑，途中，他让心腹何文敬率领剩余的部队打前站，一行人行至西阳（湖北省黄冈市东），西阳太守鲁方平也是臧质一党，这时，已怀有二心，他欺骗何文敬说：“朝廷的诏书上说只搜捕主犯，从犯一律赦免。你还不如赶紧逃吧。”于是，何文敬抛弃率领的部队而逃。臧质先以妹夫羊冲担任武昌（湖北省鄂州市）太守，臧质前去投奔，到城外才得知，羊冲此时已经被郡丞胡庇之所杀，臧质无处可逃，只好逃到南湖（湖北省鄂州市南五丈湖）。他藏身在南湖内，采摘莲子充饥，不久，追兵来了，臧质就跳入湖中，以莲叶挡住头部，仅将鼻孔露出水面。六月三日，追兵军主郑俱儿在搜索中发现了他，一箭射中臧质的心脏，士兵们一拥而上，乱刀砍下，臧质的肠胃淌出体外，缠绕在水草上，队主裘应将其斩首，送往建康，时年55岁。刘义恭建议按照王莽故事，将臧质的人头油漆后藏入武库，以作为后代人的反面教材，孝武帝表示同意；臧质的子孙们全部被拉到街市上斩首示众，其党羽豫章太守任荟之、临川内史刘怀之、鄱阳太守杜仲儒一并被杀。杜仲儒是杜骥的侄儿。豫章望蔡子相孙冲之起义抗拒臧质，臧质派遣部将郭会肤、史山夫前去讨伐，反被孙冲之击破。孝武帝任命孙冲之为尚书都官曹郎中。孙冲之是东晋秘书监孙盛的曾孙，后他官至右军将军、巴东太守。沈灵赐以在南陵破臧质前军被封为南平县男，食邑三百户。追赠崔勋之为通直郎。大司马参军刘天赐在梁山战亡，被追赠给事中。

在梁山大战前后，雍州战场和荆州战场也在鏖战：鲁秀受刘义宣之命率军北上进攻朱修之，朱修之切断马鞍山（襄阳市南）通道，依托山险固守。《水经注》：稷溪水出襄阳西柳子山下，东为鸭湖，湖在马鞍山东北。鲁秀一直难以攻拔，屡屡被朱修之所败，只好退回荆州。部下劝说朱修之追击，朱修之说：“鲁秀是一员骁将，困兽犹斗，不可穷追。”鲁秀回到江陵后，益州刺史刘秀之派遣的韦崧率领的一万多偷袭荆州的部队就到了。留守江陵的左司马竺超民命令部将席天生迎战，韦崧一战即临阵斩杀了席天生，益州军队乘胜兵临江陵城下。鲁秀率军出战，又将韦崧击破，将其斩杀，解除了江陵之危。