城破的噩耗报告给阎应元时，他正在东城楼上指挥御敌。阎应元明白最后的时刻到了，他令左右取来笔墨，在东城楼门上匆匆写道：“八十日戴发效忠，表太祖十七朝人物；十万人同心死义，留大明三百里江山。”写罢，掷笔于地，率众杀向西门。以阎应元的勇猛，他可能打算从西门突围，但他所率仅区区千余人，立即陷入数以万计的清军包围圈中，虽然杀敌无算，仍然无法冲出城去。混战中，他背中三箭，喘气对从者说：“为我谢百姓，吾报国事毕矣！”说罢，拔出所佩短刀直刺胸部，血流如注之后又纵身投于湖中。一个叫陆正先的义军不忍看着自己的领袖就这样悲惨死去，跳下湖去拉阎应元。就在这时，刘良佐率兵赶到，他获悉投水者乃是阎应元时，令士兵务必将阎从水中救起。
阎被救出后，清军将他带到刘良佐面前，刘良佐原本踞坐于乾明佛殿前，见阎带到，立即一跃而起，双手拍打着阎的肩膀号哭不止——这个细节让我们意识到，即便刘良佐这种匆匆投敌的原本负有守土之责的高级将领，哪怕在投敌事仇之后，有时候仍然未免有些人性的流露。阎应元说：哭什么？事已至此，我只有一死，快杀了我吧。刘良佐虽与阎应元有交情，似乎也有些同情阎应元，但以他的身份和地位也只能号哭一番罢了。当天晚上，阎应元在江阴城内栖霞庵遇害。他带来的四十个家丁，此时已只剩十余人，悉数被俘，无一肯降，同时遇害，跳湖救阎应元的陆正先也同夜罹难。