公元328年，苏峻军攻陷建康，庾亮出逃。温峤得知后，悲痛欲绝。不久，庾亮前来投奔，并宣布太后的懿旨，进封温峤为骠骑将军、开府仪同三司。温峤认为，苏峻未平，不宜受封，拒不接受。
四月，温峤与庾亮起兵讨伐苏峻，互推对方为盟主。温峤的弟弟温充建议推举位重兵强的陶侃，温峤派遣督护王愆期前往荆州游说陶侃共赴国难，陶侃非常犹豫。在参军毛宝劝说下，温峤再次修书，痛陈利弊，终于说服陶侃起兵。温峤于是传檄天下，宣告苏峻罪状。
驻守广陵的郗鉴向温峤派出使者，提出设立堡垒、坚壁清野、断绝苏峻军粮食来源的策略，温峤深表同意。
同年五月，陶侃率部到达建康。有传言说他要诛杀庾亮以谢天下，庾亮甚为害怕，依从温峤的建议主动拜访陶侃谢罪，两人冰释前嫌。此时，讨苏联军有六万大军，旌旗连结七百余里，声势大振，兵锋直指石头城。苏峻见联军势大，面有惧色，对手下道：“我早知道，温峤能得众心。”
两军对峙以来，联军败多胜少，而温峤军粮食尽，不得不向陶侃借粮。陶侃十分恼火，责备温峤准备不足而仓促兴兵，声称要返回荆州以等待时机。温峤首先预言苏峻骄兵必败，再分析形势已经骑虎难下，陶侃如果退兵，有“沮众败事”的危险。陶侃无言以对。
公元328年九月，温峤修建行庙，大设坛场，祭告皇天后土祖宗之灵，亲自宣读祝文，语气激昂，泪流满面，三军将士都不敢抬头观看。同月，陶侃都督水军攻打石头城，庾亮、温峤等率步兵万人从白石出战。苏峻酒醉之下，竟然马失前蹄，被陶侃麾下将领斩杀。
在平定苏峻之乱期间，陶侃虽然是盟主，但是实际谋划安排都依靠温峤。公元329年三月，温峤被封为骠骑将军、开府仪同三司，加散官散骑常侍，进爵始安郡公，食邑三千户。王导想奖赏决战前投奔朝廷的路永等人，在温峤的坚决反对下，王导只得做罢。
苏峻之乱平定后，朝廷打算让温峤留在朝中辅政。温峤认为王导是先帝所任命的人选，于是要求返回江州。此时的京师方经战乱，残破不堪，物资缺乏，温峤留下部分物资后方才返回武昌。
同年四月，温峤路过牛渚矶，听闻水下多怪物，便命人点燃犀角下水照看。当夜，温峤中风，回到武昌后没有几天就去世了，终年四十二岁。江州百姓听到温峤去世的消息，无不相对而泣。晋成帝下诏追赠温峤为侍中、大将军，谥号忠武，可以说温峤是东晋最后的晴天柱石。
回顾他的一生，他年轻时，以孝悌闻名；母亲去世，却不能为母亲送终守丧。他嗜赌如命，屡屡狂赌烂赌，都输的身无分文，只好疾呼朋友来替他付钱“赎身”。他妻子去世后，他盯上了年轻貌美、活泼可爱的表妹，想娶来续弦。或许他自己也觉得这样做，有点“无耻”，于是向姑姑汇报说，自己给妹妹寻了一门亲事，未来的妹夫身份、地位和自己差不多。
姑姑同意了这桩婚事。成婚之日，新娘子将遮掩脸部的扇子拿开，准备好好看看自己的夫婿。没想到映入眼帘的，却是表哥那张俊帅的“老脸”，正在冲自己傻傻地坏笑。