弘光元年六月，鲁王朱以海监国于绍兴。闰六月，唐王朱聿键称号于福州。鲁王命陈子龙为兵部尚书，节制七省军漕；唐王授其兵部左侍郎、左都御史。
五月，陈子龙监临吴易义师。陈子龙见其“轻敌，幕客皆轻薄之士，诸将惟事剽掠而已，师众不整”，“军纪日弛”，遂与之断绝关系。至秋天，吴易被清军杀害，义军失败。此时陈子龙因为匡复大业不成，经常沈忧咤叹，至废寝兴。及闻浙东、福州失守，“志不欲生，孤筇单幞，混迹缁流”。泣然曰：“茫茫天地将安之乎，惟有营葬大母归死先垄耳。”即于七月遣家归里，十一月，殡葬祖母于广富林。并作长书《报夏考公书》焚夏允彝墓前，“述己所以未死之故，期不负夏公”。南明昭宗永历二年（西元1647年）初，在广富林家居时，念生平知友如夏允彝辈一时零落殆尽，周立勋之死亦已数年，而丧未举，慨然曰：“我死，谁为了此事者。”遂捐地葬之。三月，会葬夏允彝，陈子龙赋诗《会葬夏瑗公》二章，又作《寒食》、《清明》二词，此系其绝笔。
提督吴胜兆，辽东人，跟着清军来到江南。1647年四月，吴胜兆因受排挤，密谋策划反正，他的部下戴之儁是陈子龙的旧识，积极支持吴胜兆起兵，私访陈子龙，一再请求陈子龙写信联络南明舟山守将黄斌卿率舟师为外应。
据陈子龙学生王沄后来记载，陈子龙认为：黄等“虚声寡信，事必不济”，没有答应戴的要求，并说：“海舶往来，不乏信使，你等好自为之，我决不阻拦”。戴即离去，“自是不复相闻矣”。
但是，据陈子龙生前友人宋征舆记载，陈子龙当时慨然应允，亲手写信联系黄斌卿，积极参与起义。
两种说法中，以宋的说法更为可靠，因为王沄续写陈子龙年谱时，为不给陈子龙遗孀和后代招来麻烦，所以故意在描述中否认陈子龙参与起义。而宋征舆回忆时未曾考虑这一点，因此直言不讳。
十六日，吴胜兆未举兵而事泄被捕，入狱穷治。清军污蔑陈子龙与吴“共谋”，遣兵捕之。陈子龙逃往苏州陈子龙简介，易姓李，改字大樽。当时清军江宁将军巴山、都御史陈锦和江宁巡抚土国宝阴谋乘吴胜兆事，“尽除三吴知名之士”，而以陈子龙为首。五月初，他们派出士兵五百，在苏松一带大肆搜捕达五六日之久，最后陈子龙在吴县被捕。巴山等人对他进行审讯，他“植立不屈，神色不变”。陈锦问他为何官？曰：“我崇祯朝兵科给事中也。”又问：“何不剃发？”曰：“吾惟留此发，以见先帝于地下也。”又问，陈子龙凛然挺立，拒不回答。乃执之舟中，令卒守之。五月十三日，陈子龙被押往南京，在途中经松江境内跨塘桥时，他乘守者不备，突然投水以死，捞起时已经气绝，清军还残暴地将其凌迟斩首，弃尸水中。时年四十岁。次日，陈子龙门生王沄、轿夫吴酉等在毛竹港找到他的遗体，具棺埋葬。
陈子龙墓
陈子龙墓位于上海市松江区余山镇广富林村。1988年修竣陈子龙墓，墓地为花岗石平台，墓碑为清乾隆五十一年（1786年）之原物。墓前有石柱方亭，名沅江亭。有陈子龙画像碑，刻有传略。墓门额为李一氓书。
为了便于前来谒墓者对墓主的了解，其旁有石刻陈子龙画像（据云间邦彦图）及顾廷龙同志撰并书的《陈子龙事略》，另有李一氓同志所书“明陈子龙墓”的墓门，庄严肃穆，一代伟人，长眠于此。我们步花冈石的台阶而上陈子龙简介，在“沅江亭”里，默念《陈子龙文集》，对这位死节志士的文学家，益增钦佩。