咸和三年二月，苏峻叛军攻陷建康，挟持晋成帝和王导等众公卿大臣，控制朝政。庾亮等被迫逃离建康，到寻阳投奔温峤。二人深感力量不足，于是，温峤多次给手握重兵的陶侃写信，终于说服犹豫不决，且与庾亮素有嫌隙的陶侃起兵讨逆。
陶侃率部到达建康后，坊间纷纷传言，说陶侃要诛杀庾亮，以谢天下。庾亮虽然很害怕，但他还是依从温峤的建议，主动拜访陶侃，向他及天下谢罪。两人遂冰释前嫌，勠力平叛。在温峤提议下，庾亮等同意推举陶侃为平叛诸军盟主，统一号令。
朝廷军与叛军多次激战，互有胜负，战况胶着。温峤军储备的粮食吃光了，他只好去向陶侃借粮。陶侃十分恼火，责备温峤准备不足，仓促兴兵。鉴于胜负难明，陶侃声称要退军，返回荆州，等待时机。平叛联盟人心涣散，面临崩溃瓦解的危险。
值此危急关头，温峤挺身而出，向陶侃及众将领分析形势，预言苏峻叛军必败。如果此时退兵，国家、民众必将遭受浩劫。陶侃等遂决意坚持战斗。
为坚定众将士的平叛决心和斗志，公元328年九月，温峤提议修建皇室临时性的宗庙，设坛祭告皇天、后土及皇家历代祖宗之灵。祭拜时，温峤亲自宣读祝文。他语气慷慨激昂，泪流满面。三军将士都备受激励，斗志昂扬，奋勇杀敌。叛军不断溃败。苏峻也在酒醉后，与晋军交战，坠马落地，被晋军斩杀。
苏峻之乱被平定后，温峤因功，封为骠骑将军、开府仪同三司，进爵始安郡公。可惜的是，同年四月，温峤在返回江州途中，中风患病，回到武昌后，没有几天就去世了，终年四十二岁。晋成帝追赠他为侍中、大将军，谥曰忠武。
温峤虽小节有亏，“人见人嫌”，这固然与其秉性相关，更难脱其时名士们所标榜的“风流”玄风影响所致。不过，他假意卑躬屈膝，投效王敦，取得了王敦的信任，掌握了王敦的虚实和部署，及时禀告晋成帝，从而使朝廷在第二次王敦叛乱中，基本掌握了主动，为顺利平叛，立下卓越勋绩。
温峤对东晋初期各阶层利益博弈也有清醒地认识，他深知，挚友庾亮为维护门阀大族利益，维护中央权威，对飞扬跋扈、不肯驯服的地方流民帅势力，深恶痛绝。但为避免激怒流民帅势力，迫使他们铤而走险，兵刃相向。温峤对庾亮剥夺苏峻兵权的意图，多次劝阻。可惜庾亮一意孤行，致使苏峻、祖约等流民势力，只为逞一己私欲，罔顾北方强敌环伺，罔顾国家民族大义，起兵犯阙。繁华京都，顿成废墟；无辜民众，生灵涂炭。
温峤颇有大局观念，他努力周旋于各势力之间，劝说陶侃、庾亮等冰释前嫌，联手平叛。他又积极出谋划策，努力消弭各方之间的矛盾。终使平叛成功，江南富庶之地，免遭更大兵燹祸及。