董卓被誅殺後，蔡邕在司徒王允麵前，不知不覺說起董卓來，並為之歎息，臉色都變了。王允勃然大怒，嗬斥他說：“董卓，竊國的大賊！差點傾覆了漢室。你作為臣子，應該同仇敵愾，但你卻想著自己受到的禮遇，忘記了操守！現在上天誅殺了有罪的人，你卻反而為他感到傷痛，你和逆賊有什麽兩樣！”然後不由分說將蔡邕收押，交給廷尉治罪。
蔡邕遞上辭表道歉，請求受到刻額染墨、截斷雙腳的刑罰，以求繼續完成《漢史》。士大夫大多同情並想要救他，沒有成功。
太尉馬日磾聽說後，急忙前往對王允說：“伯喈是曠世的奇才，清楚很多漢朝的事，應當讓他續寫解決後邊的曆史，讓它成為一代重要的典籍。而且他忠誠孝順的名聲一向顯著，獲罪也沒有緣由，殺了他豈不是會喪失威望嗎？”
王允反駁道：“過去漢武帝不殺司馬遷，讓他寫出毀謗的書，流傳於後世。現今國家中途衰落，政權不穩固，不能讓奸邪諂媚的臣子在幼主旁邊寫文章。這既不能增益聖上的仁德，又令我們蒙受毀謗議論。”馬日磾離去後告訴別人說：“王允大概不能長久於世吧。有道德的人，是國家的綱紀；寫作，是國家的典籍。廢棄了綱紀與典籍，難道還能長久嗎？”
蔡邕最終死在了獄裏。
其實，王允當時也後悔了，想阻止殺他，卻來不及了。蔡邕死後，群臣和士人沒有不為他落淚的。鄭玄聽聞蔡邕的死訊後，仰天長歎：“漢朝的事，誰來考定啊！”
陸遊曾寫下一組四首七絕小詩《小舟遊近村舍舟步歸》。其中，第四首雲：
斜陽古柳趙家莊，負鼓盲翁正作場。
死後是非誰管得，滿村聽說蔡中郎。
當時，在陸遊生活的那個時代，流傳著一部叫作《趙貞女與蔡二郎》的鼓書，它唱的就是蔡邕的故事。