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劉沈以安定太守衛博、新平太守張光、安定功曹皇甫澹為先鋒，從背後殺向長安。
當時河間王並不在長安，他帶領著關中軍後繼部隊，駐紮在離潼關不遠的鄭縣，正準備出關。聽說後院起火，河間王連忙回師布防，他進駐長安東北處的渭城，派遣虞夔率領步兵、騎兵合計萬餘人，迎擊劉沈軍。
虞夔與衛博等人在扶風國的好疇縣發生遭遇戰，虞夔大敗而歸。河間王驚恐之下放棄謂城，退守長安，同時召喚張方趕快回來救主。
劉沈占領渭城，又順利渡過渭水，在渭水邊構築營壘，河間王數次進攻都無功而返。劉沈分兵五千給皇甫澹、衛博，命令二人進攻長安。僅憑五千士兵就去攻打名都長安是十分冒險的，不過那時劉沈軍連勝之餘，氣勢如虹，竟然輕易攻破城門，一直殺到河間王府邸前。長安城內的守軍在數量上並不落下風，被逼至死角後激起鬥志，拼命反抗。雙方激戰於河間王府門外，僵持不下。
按計劃這時劉沈應該領著後繼部隊前來助陣，但是不知出於什麼原因，也許是沿途受到阻擊，後援竟然沒有及時趕到，河間王軍看到對方是在孤軍奮戰，士氣大增。而就在此時，河間王的援軍先到了，馮翊太守張輔領著一支生力軍從側面襲來，皇甫澹與衛博的軍隊被擊潰，五千人星散城內被殺戮殆盡。衛博父子死於戰場，皇甫澹被擒獲，河間王試圖將其收降，但皇甫澹是皇甫重的族人，當然不肯為河間王所用，最後也被殺死。
經此一役，劉沈大勢已去，他退出長安，駐紮在此前渭水邊上的營壘中。此時張方率領關中軍主力已逼近長安，張方派遣敦偉為前鋒，深夜突襲劉沈營壘。劉沈軍已成驚弓之鳥，當即崩潰星散，劉沈領著麾下親信百餘人向西南方向逃竄，估計是想逃入漢中。去漢中必經陳倉，陳倉縣令在境內嚴加防範，最終將劉沈擒獲，送到長安邀功。
劉沈自知必死，十分坦然，他對河間王說：“夫知己之顧輕，在三之節重，不可違君父之詔，量強弱以苟全。投袂之日，期之必死，菹醢之戮，甘之如薺。”言下之意說我是奉詔來殺你，如今有心殺賊無力回天，要殺要剮悉聽尊便。
河間王自忖對劉沈不薄，劉沈卻幾次三番與自己作對，十分惱火。河間王的暴戾不亞於張方，他下令先將劉沈鞭打個半死，然後拖到長安菜市示眾腰斬（河間王似乎對腰斬情有獨鍾，當年夏侯奭也是腰斬）。
新平太守張光也被河間王俘獲，不過他的命運要好得多。張光是關中宿將，早在元康年間就先後在梁王、趙王的麾下用事，梁、趙二王屢戰屢敗，張光卻是屢立戰功，曾以百餘人扼守孤營百餘日，堪比東漢初年的名將耿恭。河間王自然聽說過張光的威名，想收為己用，於是赦其不死，並且設宴款待，任命張光為右衛司馬。張光敗得不服氣，他對河間王說：“劉雍州不用鄙計，故令大王得有今日也。”
對於功臣張輔，河間王論功行賞，現任秦州刺史皇甫重死後，他表請張輔為秦州刺史；此役金城太守游楷切斷皇甫重與劉沈的聯繫，也有功勞，河間王表請其為梁州刺史。
河間王沒有想到，他的回報反而斷送了張輔的性命。當時蜀中絕大部分的領土已經落入流民軍之手，梁州刺史的直接管轄區域僅剩下漢中郡，而且還暴露在流民軍的攻勢之下，因此游楷對梁州並不熱衷，甚至都沒有去漢中赴任。他試圖割據隴上，於是與隴西太守韓稚聯合起來驅逐張輔，將張輔斬殺於秦州遮多谷口。這是後話，略表不提。
回到洛陽。
劉沈、河間王交戰示意圖
河間王在關中出不來，成都王就成為洛陽的唯一掌權者。他進城後的第一件事就是改元，消除長沙王執政的痕跡。太安三年正月，惠帝下詔改元為永安元年，大赦天下。這個年號又是一個謊言，此前惠帝已經用過“永平”“永康”“永寧”等諸多“永”字開頭禱祝和平安寧的年號，結果統統全是戰火紛飛的血腥歲月。
不久，惠帝再次下詔，任命成都王為丞相，封邑增加二十郡；又任命東海王為尚書令，東海王害死了長沙王，心裡有愧，同時又覺得洛陽實在兇險不宜久留，正在向惠帝稱病打算遜位，回東海國避禍，結果被駁回，被迫繼續掌權。
此時的東海王，野心還沒有彰顯，對於權力的欲望也不顯著，他是被動推上風尖浪口，然後因緣際會獲得了此前諸王汲汲以求而未得的權力。永安元年正月的東海王，作夢都不會想到自己的將來會如此大喜大悲，他當時應該與大多數人一樣，在迷茫與惶恐中度日，不知道哪天就會有橫禍飛來，使自己死於非命；他更不可能預料到，半年之後就有一場大風波將他捲走，從而徹底改變他的命運。
成都王加官進爵之後就決定返回鄴城，臨行前，他又做了一件令洛陽公卿咬牙切齒的事情。此前成都王在禁軍手中吃了大虧，因此他打算消除威脅，成都王命令心腹石超率領五萬人分別把守洛陽十二道城門，瓮中捉鱉秋後算帳，成都王的士兵全城搜捕當初與之作對的禁軍將領，逮到之後格殺勿論。隨後，成都王又將自己的將領安插入禁軍，任命石超為中護軍，留在洛陽震懾大局。
當初是滿城擁護長沙王，成都王採取血腥手段搞清算，自然令全城上下陷入恐怖，洛陽公卿紛紛去鄴城向成都王謝罪，請求寬恕，侍中嵇紹等人因與長沙王走得太近，都被廢黜免為庶人。