北魏那边乱糟糟，刘宋这边也好不到哪去。虽然刘景素洗脱了谋反的嫌疑，但还是被宋廷趁机削去征北将军、开府仪同三司职衔，这让他心里很不是滋味，与朝廷的隔阂逐渐加深。可即便如此，杨运长、阮佃夫等人还是不打算放过他，时不时想找借口除掉他。
为求自保，刘景素只得与录事参军殷沵、中兵参军垣庆延、参军蔡履、左暄等人暗中密谋。又派人来往建康，寻访结交有才能有勇力的人士作为同党。寇军将军黄回、游击将军高道庆、辅国将军曹欣之、前军将军韩道清、长水校尉郭兰之、羽林监垣祗祖，先后都与刘景素秘密通谋，很多不得志的武人也都投靠刘景素。
久而久之，这些人开始谋划废刘昱拥立刘景素为帝。由于刘昱喜爱独自外出游逛，常常去远郊野外。曹欣之便打算趁刘昱外出之际，占领石头城发动政变。韩道清、郭兰之更是准备游说萧道成一起参与行动，倘若萧道成拒绝了，他们就准备将他除掉。
但刘景素认为时机未到，每次都禁止这样做，还嘱咐他们不可仓促行动。与此同时，杨运长、阮佃夫也稍稍得到了一点风声，便派一个叫周天赐的人，假装投靠刘景素，劝刘景素起兵。谁料刘景素看穿了他们的诡计，就杀了周天赐，还将其首级送往建康，以此表明自己并无反意。
尽管刘景素已经处处小心谨慎，但意外最终还是要来临。元徽四年（公元476年，北魏承明元年）六月底，刘景素的同党垣祗祖率数百人，从建康逃到京口，声称京师已经大乱，劝刘景素火速前往接收。
史书没有交代垣祗祖因何事出逃，可能是得罪了杨运长等人，但不排除是他们见刘景素下不了决心，而准备逼他就范。一向心细的刘景素这次竟然没有探究事情真伪，选择相信了垣祗祖。
七月戊子日（初一），刘景素正式占据京口起兵，数以千计的士人和平民前来响应他。但他不知道建康朝廷早有准备，杨运长、阮佃夫在得知垣祗祖叛变逃走的消息后就下令戒严。刘景素起兵后第二天，刘宋朝廷便派任农夫、黄回、李安民率领陆军，右军将军张保率领水军前往讨伐刘景素。之后又任命南豫州刺史段佛荣为都统。
虽然讨伐大军中的黄回也算刘景素的同党，但他早就已经被萧道成怀疑。所以此行，萧道成特意派李安民、段佛荣跟他同行。黄回深知自己处境微妙，只能暗中警告自己的士卒，但凡途中遇到京口军，不要与之作战。黄回的担心不是没有道理，除了随行的李安民、段佛荣，萧道成本人更是驻防玄武湖。
杨运长、阮佃夫等人此时也没闲着，刘景素起兵叛乱后，建康城内年纪稍长的刘宋宗室就成了他们的眼中钉。刘休仁的两个儿子，始安王刘伯融、都乡侯刘伯猷就被杨运长等人假传圣诏，被逼自尽。
见刘宋朝廷反应迅速，刘景素打算派兵据守竹里，切断建康至京口的陆路通道，以抵御官军。但垣庆延、垣祗祖、沈颙等人都认为，今年天气干旱炎热，官军远道而来，一定疲劳困顿，便建议刘景素在京口城下以逸待劳。殷沵认为这样做会招致灾祸，极力表示反对，但刘景素却没理睬他。
由于没有军队阻扰，任农夫等人的军队得以长驱直进，很快就兵临京口，开始纵火焚烧城外的村落。先前献计的垣庆延等人此时却选择互相观望，都不肯出城迎战。刘景素本来就缺乏军事上的谋略和威望，见此情景惶恐怯懦，竟不知所措。黄回迫于段佛荣在旁，而且又看到京口军兵力薄弱，也不敢有所行动。
危急关头，刘景素身边几十个亲信准备采取行动来帮助刘景素。此时张保的水军正停泊在西渚，这些人就互相约定以死相拼去攻击张保的水军，成功斩杀了张保。这种情况下京口方面应该有进一步行动才对。谁知京口军其他将领为了各自保全实力，不肯增援扩大战果，刘景素的亲信们最终被官军反攻击败。
官军乘势紧逼城下后。大敌当前，沈颙果断率领他的部众逃走，之后是垣祗祖，到最后其他各路人马一哄而散，只有参军左暄与官军奋战在万岁楼下，但因分配给他的兵务不足，不能抵挡，最终溃败。
七月乙未日（初八），官军攻克京口。黄回军首先入城，因自己曾有“不杀诸王”的誓言，于是把刘景素交给殿中将军张倪奴。张倪奴生擒刘景素后，将刘景素连同他的三个儿子一起杀害。至于刘景素的同党，不是被杀就是被流放，黄回、高道庆因参与平乱有功，并未被朝廷追究。曹欣之更是主动向朝廷告发，将罪责全部推给韩道清、郭兰之，然后逃过一劫。
早在刘休范死后，刘宋宗室就已经非常微弱了，朝政更是被异姓所控制。身任要职的刘景素是刘氏最后的希望，现在他也兵败被杀，标志着刘裕这一脉的刘宋宗室凋零殆尽，已再无回天之力，淡出了刘宋权力的舞台。
