与此同时，王敦也做好了进兵建康、企图篡位夺权的准备。公元323年，王敦率军由武昌出发，控制了扬州、荆州、徐州等地，打算第二次叛乱，攻取建康，夺取皇位。
司马绍听说王敦军队驻在于湖，就是现在安徽的当涂，很想亲自去探个虚实，实地侦察一番。司马绍知道群臣必会阻拦，于是没有告诉任何人，换上普通人的衣服，单人匹马，悄悄出城，直奔于湖而去。
司马绍到了于湖，围着王敦军营转了一圈，仔细观察王敦军队的情况，待了很长时间，才拨马返回。司马绍的举动，引起了士兵们的怀疑，报告了王敦。
王敦听了士兵们描述那人的容貌，吃了一惊，怀疑是司马绍，但又觉得不可能，便派了几名骑兵，下令务必把此人抓来，想弄个明白。司马绍的母亲是鲜卑人，所以他的长相与众不同，特别明显的是，司马绍的胡须是黄色的。
司马绍仔细观察了王敦军营的情况，心里有数了，于是策马急驰回京。他也担心有骑兵追来，于是做了防范，马拉粪以后，就浇上冷水，造成已走多时、马粪已凉的假像。
司马绍路过一个旅舍，见一老妇人正在卖饭。司马绍灵机一动，跳下马来，给了她一把七宝鞭，并塞给她一些钱，教她说：“如果后边有人来，问起你，你就说人已过去多时了，并把此鞭给他们看。”
王敦的骑兵追到旅舍时，果然停下来询问老妇人。老妇人就按照司马绍教的话说了一遍，把七宝鞭给了他们。骑兵没有见过这等宝物，传递着玩赏了半天，又见马粪是冷的，确信已经走远了，于是不再追赶，拿着七宝鞭回去复命了。
王敦一见七宝鞭，认得是司马绍所用之物，确信是司马绍无疑，心中大悔，后悔没有多派骑兵，全力追赶，错过了这个绝佳的机会。王敦懊恼地直拍桌子。
司马绍贵为皇帝，却去充当侦察兵，亲自侦察敌情，这在古今中外的历史上，恐怕也找不出几个来，且不说他的行为是否妥当，就其胆量来说，真够大的！
王敦后悔恼怒，于是任命哥哥王含为元帅，率五万大军，攻击建康。司马绍早已做好了部署，亲自率军迎敌。在一天夜里，司马绍派出一千多名勇士，偷袭王含的军营。王含士兵没有防备，四散逃命。朝廷大军趁势掩杀，把王含打得大败。
王敦听说王含兵败，气愤而死。王敦军队本来属于造反之师，人心不齐，如今见没有了主帅，更是斗志全无，顿时溃散。将士们纷纷倒戈，投降了朝廷，王敦之乱被平息了。司马绍随即发布大赦令，除王敦亲信死党外，胁从者一律不予追究，使局势很快稳定下来。
司马绍平定王敦叛乱、稳定局势之后，在京郊祭祀天地，向上天祷告，他要大展鸿图，复兴晋朝。可是，上天并没有保佑他，司马绍不久得病，病势逐渐沉重。
公元235年，司马绍英年早逝，年仅二十七岁，当皇帝只有两年时间。
《晋书》对司马绍评价很高，说他聪明敏捷，能随机断事，虽在位时间短暂，但能够安定国家，影响是深远的。
司马绍英年早逝，是东晋的重大损失，实在令人可悲。但更可悲的是，司马绍有个十分聪明的儿子，也是一个不错的帝王，不料同样英年早逝，而且比他的父亲寿命还短。
老天爷这是成心要和东晋过不去啊！