桓冲顺便问大哥对于谢安和王坦之应该如何处置。桓温回答说：“这二人不是你所能安排的人。”他清楚地知道谢安和王坦之二人都曾经对自己使过坏，但是，他们站在自己的立场上这样做也没有什么不对。如果使用武力将此二人诛杀，不过就是吹灰之力而已，但是这样对桓冲乃至整个桓氏家族并没有什么好处，而且还给弟弟留下了诛杀朝廷贤臣的恶名。桓温深知自己这个弟弟的性格和能力，他明知这个自己喜爱的弟弟并非宰相之才，但非常值得自己信赖，因此要把自己的政治遗产完全托付给他，并让他今后尽力照顾自己的幺子桓玄。
桓温让桓冲千万不可轻举妄动，而是要凭着自已的实力经营好自己的地盘，这样，王、谢两家自然会忌惮，凡事也会给几分面子。在北方苻秦势力虎视眈眈的情况下，几家最大的门阀必须都团结起来才能够应对随时而至的大兵压境。
在病痛的折磨中，桓温一再陷入半昏迷状态。熬到宁康元年（公元373年）七月，桓温终于撑不住了。在弥留之际，所有的前尘往事又一幕幕在他的脑海中变幻不定：他有时正在手刃仇人，有时又在舞文弄墨；他有时在青梅竹马，有时又在争风吃醋；他有时在战场上浴血奋战，有时又在密室里面策划政治阴谋；他有时看到了至亲的父母就在自己的跟前，有时又面对着面目狰狞的对手和敌人；他有时在大宴宾客，有时又在独自愁伤；他有时梦到了铁马冰河，有时又见到了莺歌燕舞。
桓温弥留之际，他的家族内部却不得安宁。桓温临死前因为世子桓熙的才具较弱，便指示让桓冲继承他的军政大权。早就对大哥桓温心怀不满的桓秘于是窜通了桓熙和桓温的二子桓济，阴谋杀掉桓冲以夺权。桓冲私下获知了这一阴谋，便不敢单独进入桓温的卧室探视兄长。等到桓温去世之后，桓冲便先派武士拘捕了桓熙和桓济，等自身的安全得到保障后，才为桓温办理丧事。其后，同谋的桓秘也被家族所唾弃，被置于桓温墓所附近赋居。而桓熙和桓济则一块被迁徙到长沙。
桓温逝世时，年六十二。摄政的崇德皇太后与幼帝临于朝堂三日，诏赐九命衮冕之服，又朝服一具，衣一袭，东园秘器，钱二百万，布二千匹，腊五百斤，以供丧事。在他的葬礼上，又依太宰安平献王、汉大将军霍光故事，赐九旒鸾辂，黄屋左纛，缊辌车，挽歌二部，羽葆鼓吹，武贲班剑百人，优册即前南郡公增七千五百户，进地方三百里，赐钱五千万，绢二万匹，布十万匹，追赠丞相。朝廷的这种追赠和丧礼待遇，可以说让桓温死后备极哀荣，跟得不得到“九锡”已经没多大区别了。
桓温逝世后，朝廷任命桓冲为中军将军，都督扬、豫、江三州诸军事，扬、豫二州刺史，仍镇姑孰，继承了桓温实权；加右将军、荆州刺史桓豁为征西将军、督荆、扬、雍、交、广五州诸军事；加桓豁之子、竟陵太守桓石秀为宁远将军、江州刺史，镇寻阳。
桓冲声称根据桓温的遗命，以年仅四岁的桓温的小儿子桓玄为嗣，继承桓温南郡公的爵位，成为龙亢桓氏名义上的领袖。
桓温死后即葬于姑孰青山之北麓，该山因此又名桓墓山。桓玄称帝后，曾追尊其父桓温为宣武皇帝，“号桓温墓曰永崇陵，置守卫四十人。”。桓温卒后九十年，南朝刘宋孝武帝刘骏于大明七年（公元463年）冬十月“甲子，馆行宫于南豫州城。丙寅，听政于行所。十一月丙子，小会行所，登白纻山，使使祭晋大司马桓温、毛璩等墓，置守冢三十户。”
顾恺之在拜桓温墓时，作诗云：“山崩溟海竭，鱼鸟将何依？”人问之曰：“卿凭重桓乃尔，哭之状其可见乎？”顾曰：“鼻如广莫长风，眼如悬河决溜！”
对于桓温的评价，在历史上可谓是众说纷纭，不过绝大多数的评论者都是在其历史功过和政治图谋上进行功利性和道德性的评判，其中能够真正理解他那丰富多姿的内心世界的人却寥寥无几，而南宋的辛弃疾则是其中最有代表性的。
中国历史上极少有像桓温那样既有火一般的性格，又有冰一般的理智的大人物。在冰与火的交煎下，在历史造就的局限性当中，桓温在其个人的功业上并不完美，他在理想与现实、抱负与能力的矛盾当中奋力前行，到了最后的关头却能够及时止步，不知道可以算是一个成功的失败者，或者可以算是一个失败的成功者。他既做不到流芳千古，甚至连遗臭万年也做不到，只剩下《世说新语》里面记载的一些隽永的段子作为人们茶余饭后的消遣。
唯独在人性上，桓温可以说是一个成功的欲望自我控制者。哈姆雷特式的犹豫屡次让其在军事上无法取得最佳的战绩，但是在政治上却避免了最坏的后果。
《道德经》有云：“胜人者有力，自胜者强。”
要做的无欲无求固然很难，要做到欲壑不填则更是难上加难。桓温凭借丰厚的情感和锐利的理智，在最后的关头以趋利避害的理性算计压抑住了猛虎出闸般的兽性冲动，以适可而止的高级智慧精确地划定了本能欲望的延伸边界，这种叩桥而不渡的理性光辉不但惠及了东晋皇室、东晋王朝顶层政治格局中的那几个大门阀，也是天下的苍生百姓。
可惜的是，桓温在理性上的精神遗产并没有能够传给自己的子孙后代乃至整个民族。桓玄篡位后给整个家族所带来的灾难性后果就不用提了，而明朝末年清军进关后，在党争当中内讧不已的南明政权没能抵抗多久就轰然崩坍了，这就连当年偏隅江左的东晋小朝廷都远远的不如，这其中的区别，难道不值得人们去深思吗？要是袁世凯在称帝前能够有桓温那般的理性，他还用得着后悔莫及吗？
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