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董卓被诛杀后，任左中郎将封高阳乡候的蔡邕一次朝会后议论到董卓之死时，发出叹息，王允生气地呵斥他说：“董卓，是国家的大贼，多少乎倾覆了汉室。你作为臣子，应该一同愤恨，但你却想着自己受到的礼遇，忘记了节操！现在上天诛杀了有罪的人，你却反而为他感到伤痛，这难道不是和他一同作为逆贼吗？”随之立刻将蔡邕收押交给廷尉治罪。蔡邕递上辞表道歉，请求受到刻额染墨，截断双脚的刑罚，继续解决汉史。士大夫大多同情并想要救他，没有成功。太尉马日磾纵马前往对王允说：“蔡邕是旷世的奇才，清楚很多汉朝的事，应当（让他）续写解决后边的历史，使它成为一代重要的典籍。而且他忠诚孝顺的名声一向显著，获罪也没有缘由，杀了他岂不是会丧失威望吗？”王允说：“过去汉武帝不杀司马迁，让他写出毁谤的书，流传于后世。现今国家中途衰落，国家政权不稳固，不能让奸邪谄媚的臣子在幼主旁边写文章。这既不能增益圣上的仁德，又令我们蒙受毁谤议论。”马日磾离去后告诉别人说：“王允大概不能长久于世吧。有道德的人，是国家的纲纪；写作，是国家的典籍。废弃了纲纪与典籍，难道还能长久吗！”蔡邕于是死在了监狱里。王允后悔了，想阻止杀他却来不及了。当时蔡邕六十一岁。官员和读书人没有不为他哭泣的。
此时关东诸侯也因军粮已尽，讨董卓联合军宣布破裂，展开群雄争霸的局面。
公元192年（初平三年），青州黄巾军大获发展，兵力达到一万多人，连破兖州郡县，兖州刺史刘岱不听鲍信之言贸然出兵，被黄巾军阵斩。济北相鲍信等人不得已迎被袁绍任命为东阳太守的曹操出任代兖州牧。曹操和鲍信合军进攻黄巾军，曹操认为黄巾军得胜后骄傲轻敌，于是设奇兵在寿张迎击黄巾军，曹操与鲍信先到达战场，而步兵未到。这时候敌人已经遇见曹操，于是开战。鲍信拼死救出曹操，但鲍信自己被敌人杀害。后来大军赶到，勉强打败黄巾军。曹操悬赏寻找鲍信的遗体，没有找到。大家于是用木头刻出鲍信的模样，曹操洒泪祭之。当年冬天，获降卒三十余万，人口百余万。曹操收其精锐，组成军队，号青州兵。又助袁绍打败公孙瓒部将刘备、单经及陶谦诸军。后来鲍邵为新都亭侯，征召鲍信之子鲍勋担任丞相掾那已经是公元212年的事情了。
董卓与牛辅被杀的消息传到了之前被派到中牟与朱儁交战的郭汜、张济、李傕等人耳中，击破朱儁后，进而至陈留、颍川等地劫掠，大军所过之处被掳杀一空当时曹操的谋士荀彧是颍川人，他在李傕劫掠颍川之前就让族人全部离开了颍川，所以逃过一劫。
三人率军归来时，王允已经满城内外搜查西凉余党，李傕觉得本部人马无处可走，打算各自逃亡，这时部下武威人贾诩献计：“听闻长安城中正在商议着打算把凉州人斩尽杀绝，而诸位阁下抛弃属众独行，一个亭长就能把你们抓住。不如带领部队向西，沿途收敛士兵，再进攻长安，为董公报仇，如果能够幸运地成功，尊奉国家（的命令）征服天下，如果不能成功，再逃走也不迟。”郭汜等人认同这个意见，便放出流言于西凉众州：“王允将欲洗荡此方之人！”众皆惊惶，众皆愿从。于是聚众四千多人，分作四路，杀奔长安来，王允得到消息，派董卓旧部徐荣、胡珍等人在新丰迎战。徐荣战死，胡珍投降。达到长安后，已经聚众十万余人，此时董卓旧部李蒙、王方等人来会合杀到长安。
长安城外樊稠、郭汜、李蒙等围攻长安城，因城防坚固攻而不克，吕布出城迎战，但只恨贼众太多，不敌而败退入城，吕布军中多数人畏惧吕布的残暴，作为李傕的内应打开了城门四路贼军一齐拥入。吕布左冲右突，拦挡不住，引数百骑往青琐门外，呼王允说：“情况紧急啊！请司徒上马，同出关去，别图良策。”王允说：“如果天子祖先在天有灵，能赐福社稷，保佑我们的国家平安无事，我就心满意足了。如果这一愿不能实现，我愿意献出自己的生命，以死来报效朝廷。皇上年纪幼小，少不更事，只能靠我们来辅助他。国家遭受如此灾难，如果弃下皇上，只顾自己逃命，我实在是不忍心。况且，我身为宰相，不仅不能使国家平安无事，反而导致逆贼的反叛，我的责任重大啊！请你出城以后，多多鼓励关东豪杰，要常常念及皇上！”说完，便扶着献帝逃到宣平城楼，吕布再三相劝，王允只是不肯去。不一时，各门火焰竟天，吕布只得带少数家小，引百余骑飞奔出关。
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。
王允杀死董卓之后导致董卓余部再杀入长安有很多原因的。王允诛杀董卓后，王允自然少不了朝廷的嘉赏和广大人民的称赞。于是，王允态度开始发生改变，似乎有些飘飘然起来：“连董卓这样不可一世的大奸贼都死于我的手下，我还有什么可惧怕的呢？”他便对任何人、任何事情都无所谓，毫不在乎，甚至居功自傲。“及在际会，每乏温润之色，杖正持重，不循权宜之计，是以群下不甚附之。”每当群臣集会，王允很少像以前那样和大家推心置腹，共同商讨权宜之计，而是正襟危坐，面无和悦之色。慢慢地，群臣也不再像以前那样推崇和拥护他了，体现这一点在于他杀了蔡文姬的父亲蔡邕。董卓死后，王允在如何安排和处理他的旧部时，反复无常，态度极不慎重，而这正是王允最后走向灭亡的最重要和最直接的原因。他先是想全部赦免董卓的部下，可继而又对群臣解释说：“本来，他们是没有罪的，只是身不由己，跟随董卓，所以不得已听从董卓差遣，犯了错误。现在如果给他们突然加上恶逆的罪名，而且特定赦免他们，恐怕反而使他们猜疑恐惧，心理承受不了，所以，赦免他们无罪不是使他们安心的上上之策，还不如让他们承受惩罚。”凉州兵是董卓的嫡系部队，战斗力强，而且对董卓最忠心。董卓死后，如何处置凉州兵，是关系王允本人和东汉政权的大事。王允企图削夺凉州兵将领的兵权，取缔全部凉州兵，并且计划利用关东兵去控制他们。可是后来有人对王允说：“凉州兵素来害怕袁绍，畏惧关东兵，而今，如果派关东兵去解散他们，凉州兵人人都会担心性命不保，这样，很容易引起兵变和混乱。还不如任命皇甫嵩（字义真）为将军，去担任凉州兵的统帅，并让他长期留在那儿，以便安抚军心。”王允坚决反对：“这样绝对不行，关东兵是反董卓的义兵，与我们是同一条路线，现在董卓已死，如果继续把他们屯驻在险恶之地，虽然安抚了凉州兵，但是关东兵将领会疑心我们不重视他们。”
王允的作为果然让凉州兵心寒，认为反正是一死，不如死个痛快。于是他们迅速召集军队，严阵以待，准备见机起事，并且互相传告：蔡邕只不过受了董卓的一点厚遇而已，王允便不分青红皂白地把他杀了。对于我们，不仅没有丝毫赦免的意思，反而想剥夺我们的兵权，置我们于死地。我们除了联合起来，别无选择，所以很快攻入了长安。
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。