李傕、郭汜追到宣平门下，叩头便拜。汉献帝壮起胆子询问道：“你们目无王法，作乱京城，到底打算作什么?”

李傕回答说：“董太师对陛下忠心耿耿，却无缘无故遭人杀害，我们只想替太师讨回公道，不敢造反。等到捉拿处决凶手后，我们愿意接受审判。”王允二话没说，向汉献帝行了最后的君臣大礼，便随士兵走下了城楼，李傕、郭汜命令手下当场将王允处决，时年五十六岁。

王允死后，“天子感恸，百姓丧气”。迁都许昌后，汉献帝思念王允的忠贞气节，便改用隆重的殡礼重新安葬王允，还特意派虎贲中郎将“奉策吊祭，赐东园秘器，赐以本官受绶，送还本郡”。后来，又封王允的孙子王黑为安乐亭侯，食邑三百户。

王允的坎坷一生中，另有一件事情也值得提及：即他对汉代图书、档案等文化典籍的收集和保护。董卓迁都长安时，王允特意把兰台、石室两个藏书馆所藏的图书和档案全部收集整理，用箱子运往长安。

“诸藏典策文章，宽共部散，其缣帛图书，大则连为惟盖，小乃制为滕囊。”后来，王允又收集了汉朝其他书籍，一律上奏珍藏，“经籍具存，允有力焉”。