大历十二年（777）春，元载因罪被除掉了。颜真卿的仕途出现转机，他再次回到都城长安，任刑部尚书，执掌司法大权。第二年，颜真卿七十岁了，他三次上书请求退休，均被朝廷驳回。代宗看他年龄虽大，但仍精神矍铄、才思敏捷、身板硬朗，所以一心挽留。不久，他又改任吏部尚书，掌管人事。
大历十四年（779）夏初，代宗去世，太子李适继位，即唐德宗。颜真卿又兼任礼仪使，他老当益壮，写了许多奏章，对于制订和更正朝廷礼仪做了彳艮大贡献。此时的颜真卿官高二品，权势并重。因此，他踌躇满志，亲自撰写《颜氏家谱》以弘扬家声，寸巴敦化坊祖宅改为颜氏祠堂，又为他的父亲撰书碑铭加以颂扬，这就是后世称道的《颜氏家庙碑》。第二年秋天，颜真卿子侄八人同时加封晋爵，他兴奋之余，又撰写了《碑后记》。
新任宰相杨炎是元载的余党，当上宰相后便一心想报复当年反对过元载的人，首先遭殃的是当年参与捕杀元载的吏部尚书刘晏。刘晏是唐朝有名的经济学家，他大力发展江淮经济，增加了税收，使唐朝度过了经济危机。这样一位功臣，竟然被杨炎诬陷为反对德宗继位，冤枉致死。杨炎这样的宰相也是肯定不能容忍颜真卿的耿直与敢言，因为颜真卿是他们胡作非为的障碍啊！他说服德宗免去了颜真卿的吏部尚书职务，任命为太子少师，也就是太子的老师，已无实权。任命状中仍然称赞颜真卿“立德践行，当四科之首；懿文硕学，为百氏之宗。忠谠罄于臣节，贞规存乎士范”。当年的任命状被颜真卿用楷书抄录下来，称为《自书告身》，至今尚存。
后来，杨炎因陷害刘晏的事情暴露，被德宗罢免杀死，卢杞接替成为宰相。卢杞是玄宗时的宰相卢怀慎的孙子、“安史之乱”中在洛阳被害的卢奕的儿子，也算是忠良的后代。但他阴险狠毒，为人处事与前辈完全不同。他对颜真卿的耿直严明非常嫉恨，免去了颜真卿的礼仪使，升为太子太师，成为一品。虽然名义上进一步提升了，其实完全剩下一个虚名了，这是对颜真卿的进一步排挤，并且始终觊觎将他逐出朝廷。年逾七旬的颜真卿，已经是历仕玄、肃、代、德四朝的元老，他把自己的一生都献给了大唐，却无奈这些小人的卑鄙行径。
当时各地的节度使大多是“安史之乱”中宣布归顺的叛将，名义上服从朝廷，实际上是地方割据势力。他们野心勃勃，可以不向朝廷缴纳赋税，自行委派官吏，军队也不听朝廷调遣，公然与朝廷分庭抗礼。这便造成了一直延续到唐朝灭亡的“藩镇之乱”。
唐德宗李适生于天宝元年（742），在安史之乱中，他与其他皇室成员一起饱尝了战乱和家国之痛，也亲身经历了战火的洗礼和考验。因此即位后，一直试图削夺拥兵自重的地方藩镇节度使的权力。为此，他不惜使用武力。
建中二年（781）正月，河北成德镇（驻守恒州，今河北正定）节度使李宝臣病死。按照以往藩镇节度使死后将职位和土地传给子孙的规矩，他的儿子李惟岳上表请求继承父位。德宗早想革除藩镇父子相传、不听命朝廷的弊端，坚决拒绝了这一要求。魏博节度使田悦、淄青节度使李正己、山南节度使梁崇义为了他们共同的利益和李惟岳密谋联手，准备以武力抗拒朝廷。德宗征调京西防秋兵万余人戍守关东，并亲自在长安设宴犒劳征讨兵马，打响了武力削藩的战役，并在最初阶段取得了巨大成果：淄青李正己病死后，他的儿子李纳被打得大败，李惟岳被其部将王武俊杀死，只有田悦在魏州负隅顽抗。成德镇的大将张忠和投降，德宗任命他为成德节度使。但是，德宗在削藩过程中，利用藩镇打藩镇，导致了参与朝廷削藩战役的幽州节度使朱滔等人的不满。结果，形势发生逆转。
建中三年（782）底，卢龙节度使朱滔自称冀王、成德王武俊称赵王、淄青李纳称齐王、魏博田悦称魏王，“四镇”以朱滔为盟主，联合对抗朝廷。同时，淮西节度使李希烈也自称天下都元帅、太尉、建兴王（不久又称楚帝），与四镇勾结反叛。战火一下从河北蔓延到河南，而且东都告急。
建中四年（783）十月，德宗准备调往淮西前线平叛的泾原兵马途经长安时，因为没有得到梦寐以求的赏赐，加上供应的饭菜又都是糙米和素菜，士兵发生了哗变，这就是历史上著名的“泾师之变”。德宗仓皇出逃到奉天（今陕西乾县），成为唐朝继玄宗、代宗以后又一位出京避乱的皇帝。
泾原兵马拥立朱滔的兄长、曾担任泾原军统帅的朱泚，称大秦（后改为汉）帝，年号应天。朱泚进围奉天，前线李晟、朔方节度使李怀光等军从河北撤军勤王，德宗的削藩之战被迫终止。
兴元元年（784）正月，德宗痛下“罪己诏”，声明“朕实不君”，公开承担了导致天下大乱的责任，表示这都是自己“失其道”引起的。德宗在诏书中宣布，李希烈、田悦、王武俊、李纳等人叛乱是因为自己的失误，所谓“朕抚御乖方，致其疑惧”，故而赦免了这些叛乱的藩镇，表示今后一切待之如初。除了朱泚以外，甚至连朱滔也予以宽大，许其投诚效顺。低三下四的诏书，宣告了武力削藩的失败。
此时，卢杞早已盘算好了一个借刀杀人的诡计。他一直把忠心耿耿的颜真卿视为眼中钉，曾经派亲信试探颜真卿，问愿意到哪里去当节度使。颜真卿清楚他用心何在，当面质问他：“我因为性格耿直，历来遭小人嫉恨，被贬出朝廷已经不是一次了。我这么大年纪还能待在朝廷里，是不是得感谢你手下留情呢？当年你的父亲遭叛军屠戮，头颅被送到平原的时候，血迹满面，惨不忍睹，我不忍心用衣袖擦拭，低头用舌头为他舔舐干净。这样的人你难道还容不得吗？”卢杞张口结舌，惶恐四顾，起身下拜。此事之后，卢杞表面上敬服，实际上内心却对颜真卿更加仇恨，千方百计想把他逐出朝廷。
现在，机会终于来了。
卢杞趁机建议：“朱滔等人刚刚谋反，又加上一个李希烈，事情非常麻烦。李希烈年轻气盛，不会把一般人放在眼里。假如能够选出一位朝廷重臣，奉旨前去宣示圣上的恩泽，讲清逆为祸、顺为福的道理，他一定能够革心洗面，幡然醒悟，可以不用兴师动众而使他归服。颜真卿作为以上三朝的老臣，为人忠厚耿直，刚正果敢，名声显赫，人人都信服他，是最好的人选！”
昏聩的德宗听到这个不用武力的好办法，大喜过望，当即派颜真卿前往许州劝谕李希烈。诏书颁下，朝廷上下大惊失色。明眼人手口道，这无异于飞蛾投火啊！
颜真卿也知道这是卢杞排除异己的奸计，但想到朝廷的安危，自己前往劝谕或许能起到一定作用。于是，他抱定以死报国之志，来不及向亲朋作过多告别，立即动身启程了，随行的只有侄子颜岘和家童数人。
颜真卿一行到达洛阳时，河南尹郑叔则曾经劝阻诡“李希烈造反已经到这种程度了，此去恐怕凶多吉少，不如先留在这里，看看形势再说。”颜真卿坚定地说：“我此行是受朝廷的委托，怎么能逃避呢？”并当即写了家信，嘱咐两个儿子要尊敬长辈，好好抚养弟妹子侄，然后毅然前行。
检校司徒李勉闻讯立即秘密上奏章给德宗，认为颜真卿此去很难生还，这样轻率地损失一位元老，是朝廷的耻辱，建议立即召回。同时，李勉还派人去追赶，想在中途留住颜真卿一行。但当派出的人员赶到洛阳时，颜真卿已经过去多时了。
建中四年（785）正月底，颜真卿到达许州，还未来得及说话，就被李希烈的手下团团包围起来，用刀尖指着他的鼻子谩骂，扬言要把他杀了。颜真卿纹丝不动，面不改色，大声呵斥这帮贼子无礼。李希烈见硬的不行，就来软的。他假惺惺地上前呵退众人，把颜真卿一行安置下来。
颜真卿宣读了诏谕，让李希烈以国家大局为重，停止与朝廷作对。李希烈连连说他并没有反叛的意思，还要颜真卿上书给朝廷予以解释。此后，李希烈还多次假托颜真卿的名义写了一些奏章，千方百计想洗刷掉自己的罪名，但这些奏章均被卢杞私自扣留。
实际上，对享有崇高威望的颜真卿，李希烈的心里仔细掂量过，如果长期扣留必然导致意想不到的麻烦，所以最初他的想法是让颜真卿归J顷或回长安替自己开脱。但颜真卿的态度一直十分坚决，无奈的李希烈只好打算放他回去，不料在临行的饯行席上，颜真卿再次见到了一个叫李元平的人，事情发生了变化。
李元平原来是湖南判官，稍有才学，生性傲慢。因为敢说大话，喜欢谈论用兵，被德宗视为人才，提升为汝州别驾。李元平到汝州后，立即招募劳工整治州城。李希烈暗地里让军中数百名勇士前去月良役，李元平没有觉察。李希烈派骑兵数百人突击到城下，里应外合，李元平被挟持而去。见到李希烈，李元平惊恐畏惧，瘫软在地。李希烈骂他说：“瞎了眼的宰相用你来抵挡我，真是太小看我了！你不值得玷污我的刀刃，饶了你吧。”李元平竟然捣头如蒜，连连称谢。
此前，投降后的李元平受李希烈指使，一心劝颜真卿归顺，不料颜真卿厉声斥责：“你受朝廷之命讨伐叛贼，不但没有完成使命，却在此苟且偷生，真是厚颜无耻！可十艮我现在没有兵士将你宰了！”这次一见面，颜真卿又毫不留情。无地自容的李元干恼羞成怒，劝李希烈改变了主意。
也就在这时候，自封为王的未滔等人又上表怂恿李希烈称帝。李希烈对颜真卿说：“现在冀、魏、赵、齐四王都推戴我，真是不谋而合啊！您看看这形势，难道我只能被朝廷猜忌而无地自容吗？”颜真卿气得浑身发抖，厉声说：“他们是‘四凶’，怎么能叫‘四王’！你不肯做朝廷的忠臣，反而与乱臣贼子相互追随，是要和他们一起灭亡吗？”李希烈心中大为不快。
叛贼派来的人也得意地说：“早就听说太师威望崇高，现在李都统就要称帝，而太师恰好到来，这是上天把宰相赐给都统啊。”颜真卿拍案而起，大声呵斥说：“说什么宰相！你们知道有个痛骂安禄山而死的颜杲卿吗？他便是我的哥哥。我已经快八十岁了，只知道恪守臣节而死，难道会与你们这些贼臣逆子同流合污吗？”说罢拂袖而去。
做着皇帝梦的李希烈，气焰正盛，见劝诱不成，便又施一计，命令士兵们严加看管颜真卿的住处，在院子里挖了一个大坑，扬言如果颜真卿不屈服就要活埋他。颜真卿神色安然地说：“何必玩弄这些花样吓唬我！赶快一刀砍死我，岂不使你心中更痛快些吗？我要是害怕，早就不来了。”李希烈只好作罢。
李希烈的谋反不得人心，颜真卿的爱国精神感动了大家，部分将士与朝廷的军队取得秘密联系，准备突袭李希烈，归顺朝廷，不料事情败露，这些将士被残忍杀害。颜真卿在囚室为将士设祭，听了那凄婉的祭词，看押他的兵士无不落泪。
年底，李希烈攻下汴州后，开始准备称帝的有关活动，便派人向颜真卿询问即位的仪式，颜真卿当然不会告诉他，说“我的确曾掌管过朝廷的礼仪活动，但只记得诸侯向天子朝见的礼仪。”
第二年初，李希烈称帝后，再一次胁迫颜真卿，他派人在寺院中点燃柴火堆，叫嚷道：“你既然不肯屈月良，就投火自焚吧！”颜真卿此时早将生死置之度外，一言不发，径直向火堆走去。来人本想威吓一下，不料没有奏效，急忙将颜真卿拉了回来。
在颜真卿被扣押期间，朝廷上下的许多正直之士都非常忧虑，并想了一些办法进行搭救。当时，李希烈的一些亲眷也被朝廷关押在长安的大理寺里。忠义之士写了《请赎太师颜真卿归朝疏》，请求朝廷以此赎回颜真卿，但奏折均被宰相卢杞无声无息地扣压了。
兴元元年（784），朝廷平定了朱泚叛乱，李希烈的弟弟李希倩等均被处死。一直在叛军手中的颜真卿，处境变得更加险恶。年底，李希烈部将失利，军队节节败退，便逃往蔡州（今河南汝州）。
贞元元年（785）初，七十七岁的颜真卿被李希烈一同挟持到蔡州，关押在龙兴寺中。他感觉到自己的处境已经是凶多吉少，曾指着囚室的墙角对人说：“这里就是我的葬身之所！”并且提笔给朝廷写了遗表，给自己写了墓志铭和祭文。
在此期间，颜真卿还书写了平生最后一件书法作品《移蔡帖》。在帖中，悲愤的颜真卿写道：“天也，天之昭明，其可诬乎！有唐之德，则不朽耳！”表达了对朝廷平定叛乱的信心。
八月中旬，面对态度一直异常坚决的颜真卿，李希烈放弃了所有的企图，李希烈决定缢死他。来人对颜真卿说：“圣旨到！赐你一死！”颜真卿说：“老臣当死，但不知使者是哪一天从长安来？”来人答：“从大梁来。”颜真卿愤怒地说：“原来是叛贼，何必多言！”说罢从容就义。与李希烈的斗争成为颜真卿一生最为壮烈的一幕，面对叛贼的威逼利诱，他毫不动摇，为反对分裂、维护国家统一而视死如归，表现出崇高的气节。
贞元二年（？86），李希烈被部将毒死，淮西叛乱平定。
听到颜真卿壮烈就义的消息，唐德宗异常悲痛，决定停止朝会五天，以表示哀悼，并下诏称赞为国捐躯的颜真卿“器质天资，公忠杰出，出入四朝，坚贞一志”。赠谥号为“文忠”。
颜真卿英勇就义后，人们写了大量的诗文进行纪念，还将他的文章和书法作品分别汇集成册，各地纷纷设立了祭祀庙祠、碑坊、雕像以及墓园，它们承载着颜真卿的崇高精神，虽经过了一千二百多年的沧桑变幻，至今有许多仍旧被保留下来。颜真卿把他的全部忠心献给了唐王朝，成就了一身正气、忠君爱国、坚贞刚直、鞠躬尽瘁的忠义美名，作为一个光辉的典范将永远为后世所怀念。