Bắc Tề Văn Tuyên đế về cuối đời trở nên âm trầm, bạo ngược. Tiêu Nan luôn tính kế bảo toàn, uốn mình thu lấy lòng người, dần được trăm họ ủng hộ. Tiêu Nan chẳng tiếc tiền của vì mưu đồ riêng, không thể liêm khiết, nên bị ngự sử đàn hặc, còn bị vợ mình tố cáo. Gặp lúc Văn Tuyên đế ở Tịnh Châu, sai người chạy dịch trạm về Nghiệp Thành triệu Thượng Đảng vương Cao Hoán, Hoán sợ bị hại, chém sứ giả bỏ trốn. Quan quân tìm bắt Cao Hoán, gây rối loạn Nghiệp Thành, sau đó bắt được ông ta ở Tế Châu. Khi Hoán mới bỏ trốn, quan viên trong triều ngờ ông ta chạy đi Thành Cao, nói rằng: "Nếu Hoán với Tư Mã Bắc Dự liên kết, ắt là nỗi lo của nước nhà." Lời này đến tai của Văn Tuyên đế, khiến Tiêu Nan càng sợ, bí mật lệnh cho thân tín là Bùi Tảo lẻn vào Quan Trung, xin hàng Bắc Chu.

Sau khi về tây, Tiêu Nan được phong Huỳnh Dương quận công, dần thăng đến Đại tư khấu. Theo Bắc Chu Vũ đế đánh Tề, trở về được trừ chức Lương Châu tổng quản. Năm 579, thời Tĩnh đế, được thăng Đại hậu thừa; con gái được làm hoàng hậu. Sau đó được ra làm Vân Châu tổng quản.

Năm 580, Tiêu Nan nghe tin Thục công Uất Trì Quýnh phản kháng phụ chính đại thần Dương Kiên, bèn dấy binh hưởng ứng. Tiêu Nan lấy bọn Khai phủ Điền Quảng làm tâm phúc, giết bọn Tổng quản trưởng sử Hầu Mạc Trần Cảo, Vân Châu thứ sử Thái Trạch hơn 40 người. Phạm vị quản hạt của Tiêu Nan gồm 9 châu, Vân, Tùy, Ôn, Ứng, Thổ, Thuận, Miện, Hoàn, Nhạc, 8 trấn Lỗ Sơn, Tắng Sơn, Độn Dương, Ứng Thành, Bình Tĩnh, Vũ Dương, Thượng Minh, Vân Thủy đều đi theo ông. Tiêu Nan sai con trai là Tư Mã Vịnh làm con tin ở nước Trần để cầu viện. Dương Kiên lấy Tương Châu tổng quản Vương Nghị làm nguyên soái, phát Tương binh đi đẹp. Tháng 8 ÂL, Tiêu Nan nhắm không thể địch nổi, nhân đêm tối đem bộ hạ chạy sang nhà Trần, được Trần Tuyên đế cho làm đô đốc 9 châu 8 trấn, Xa kỵ tướng quân, Tư không, Tùy quận công.

Năm 589, nhà Tùy diệt nhà Trần, Tiêu Nan bị giải về kinh sư, được đặc biệt miễn chết, phối vào nhạc hộ, sau hai tuần lại được miễn. Tiêu Nan mất ở nhà trong yên lành, không rõ khi nào.