还在沈攸之起兵之前，一次，萧道成坐在东府的高楼上遥望石头城，纪僧真侍卫一旁，萧道成说：“诸将劝我诛杀了袁粲和刘秉，我的意思是不想走到这一步。”等到沈攸之起兵之后，褚渊对萧道成说：“西方叛乱，肯定不会成功，大人应当先应对建康内部。”萧道成暗中做好了对付袁粲等人的准备。袁粲岂不知自己是萧道成的眼中钉？当沈攸之起兵的消息传来后，萧道成亲自前往石头城拜见袁粲商量对策，袁粲谎称病重，闭门不见。通直郎袁达劝谏道：“大敌当前，不应表现出与萧道成立场不同。”袁粲回答：“他萧道成如果称此时主上年幼，世事艰难，与桂阳王刘休范叛乱之时差不多，劫持我进入宫城，届时，我也无话可说。一旦形成这样，再想脱身，就不可能了。”于是，萧道成就召来了褚渊，两人一起商量征讨事宜。当时，刘秉堂弟刘韫为领军将军，驻防门下省，卜伯兴为直阁将军，黄回等众将都率军进驻到了新亭。袁粲与众人商定发动诛杀萧道成的行动，众人皆说褚渊与萧道成关系密切，不能将计划透露给褚渊，但袁粲却说：“褚渊虽然与他关系不错，岂能在大是大非面前提出异议！今天如果不告诉他，事成之后，就应将他诛杀。”——袁粲这话非常令人费解，完全是一副书呆子的腔调——于是，他将计划通报给了褚渊，得到消息后，褚渊立即向萧道成做了汇报。
萧道成得到了袁粲的密谋后，即派遣军主苏烈、薛渊、王天生率军前往石头城，声言帮助袁粲防守。薛渊坚决推辞，萧道成严令他前往，薛渊不得已，流泪辞别。萧道成说：“你就去驻守石头城，早晚都能见面，为何如此伤悲，还要拜别？”薛渊说：“不知大人能否确保袁粲与我们始终同心吗？如今薛渊前去，与他一心就辜负了大人，不与他一党，就会立刻遭受杀身之祸，岂能不伤悲？”萧道成回答：“我之所以派你们前去，就是为了让你们能够临机应变，让我无西顾之忧，只用努力，不要再多说了。”于是，薛渊领军驻守在司徒左府，萧道成又命令骁骑将军王敬则为直阁将军，与卜伯兴共同掌握禁卫军。
袁粲的计划是：假传王太后的命令，以领军将军刘韫、直阁将军卜伯兴率领禁卫军进攻驻守朝堂的萧道成，以驻守新亭的黄回等将率领所部回师接应，在发动之日即十二月二十三日深夜，刘秉、任候伯等人均从建康城内逃到石头城。行动的日期已经临近，到了这一天接近黄昏的时候，一件突如其来的事情却让袁粲的计划彻底落空了……
原来，这个尚书令刘秉就是一个彻头彻尾的胆小鬼，到了这一天，心事重重的他一天都是坐卧不安，越接近傍晚，他越是不知道该如何是好，到晚饭的时候，他就让家人收拾行装，准备出发。临出发的时候，吃稀饭时，由于紧张过度，竟不知嘴在何处，双手哆哆嗦嗦，稀饭全洒到了胸前。天色尚未完全暗下来，刘秉就带着家眷，举家从城内逃往石头城，数百部曲，熙熙攘攘，塞满街道。刘秉跑到石头城后，袁粲大惊失色，脱口而出道：“发生了什么事？你怎么这么快就来了？现在全完了！”这位胆小鬼却回答：“能见到大人，就是死了也无怨！”孙昙瓘听说刘秉逃去，也随后逃往石头城。丹阳丞王逊（王僧绰之子）等人向萧道成报告出事了，袁粲的阴谋这才全部暴露。
萧道成秘密让人向王敬则通报，当时，宫门已经关闭，卜伯兴也已经整顿军队，随时待命，王敬则用锯将房屋的木墙锯出一个大洞，从里面逃了出来，紧急集合军队，闯入中书省捉拿刘韫。刘韫的部队已经待命，庭院里火把通明，他看见王敬则率众突然闯入，大吃一惊，不自觉地起身相迎，说道：“老兄，你怎么深夜前来？”王敬则大喝一声道：“你小子竟敢造反！”刘韫上前抱住王敬则，王敬则冲上前去，一拳将刘韫打了嘴啃泥，随即抽刀将其诛杀，接着，又领兵将卜伯兴杀死。
当时，建康城内城外一片大乱。
萧道成命令军中戴僧静率领数百人从城内出来，朝石头城而来，接应先期派到此地的苏烈、王天生和薛渊所部，而石头城内的苏烈等人则占领仓城，与袁粲的部队作战。戴僧静率众来到石头城下，往城内射去书信，苏烈等人才垂下绳索，让他们从仓门附近进入城内。袁粲登上石头城西南门，点燃火把部署军队，朝廷军队朝火把处进攻，箭如雨下，袁粲这才让人熄灭了火把，回到东门。袁粲一党辅国将军孙昙瓘骁勇善战，每次冲锋，总是杀伤官军一百多人，军主王天生殊死搏杀，双方这才得以相持下来，从晚上10点多一直相持到深夜2点多。萧嶷深夜登上西门高呼薛渊，薛渊突然惊起，率军赶往石头城，焚烧城门，发起进攻。建康城内，王蕴听说刘秉已经逃往石头城，叹息道：“大事去矣！”遂狼狈率领数百部曲朝石头城而来，本来约定好从南门进城，可是，此时南门已经被薛渊所部占领，朝下射箭，王蕴等人听说袁粲已经失败，遂自行散去。
其间，一道红色的流星从天空中坠落在石头城内。戴僧静身先士卒，率众奋力进攻仓门，又分兵焚烧了袁粲府邸西门。袁粲与刘秉在石头城的东门，看见火光冲天，将率众回救府邸，可是，刘秉及其两个儿子刘俣、刘陔却已经弃城而逃。袁粲走下城楼，拿着火把对他的儿子袁最说：“我本来就知道一根木头是不能阻止大厦倒塌的，只是为了名声和道义，才走到这个地步。”戴僧静趁暗独自翻墙进入城内，袁最感觉有敌人逼近，他本能地用自己的身体保护着父亲，戴僧静一个箭步冲上前来，挥刀朝袁粲父子砍来。袁粲说：“我不失为忠臣，你不失为孝子。”父子二人同时被戴僧静所杀。当初，袁粲在孝武帝大明年间与萧惠开、周朗三人一起乘车出行，到朱雀桥附近，停车闲聊。萧惠开对着镜子中的自己说：“没有当官的日子。”周朗接过镜子，看了很久，说道：“视死如归。”袁粲最后说：“当上三公，但却不得善终。”
袁粲死时58岁，百姓哀悼袁粲父子，为之传唱歌谣：“可怜石头城，宁为袁粲死，不作褚渊生！”