燕軍撤了，鐵鉉卻沒想放過他們。他與大將軍盛庸一起乘勝追擊，收複了德州的幾個郡縣。朱允炆沒想到這個書生如此了得，“遣官賜金慰勞濟南守軍”，鐵鉉官升一級，加兵部尚書銜。免於戰火的濟南百姓對鐵鉉感激涕零，稱他為“城神”。
建文四年（1402年），在北平緩過氣來的燕軍再次南下進攻山東，卻再也不敢碰濟南，而是繞過了這塊差點要了朱棣小命的硬骨頭。他們很快便拿下了東阿、汶上、鄒縣、沛縣、徐州等地，一路勢如破竹，直到攻占京師南京。建文帝下落不明，朱棣自立為帝，是為明成祖，大明帝國從此進入了永樂時代。
這時候的濟南成了一座“孤城”，稱帝後的朱棣自然不會允許它存在，終於揮師複攻濟南。濟南終因寡不敵眾被攻破，逃到淮南的鐵鉉中計被俘，押到京師後被朱棣淩遲處死。
那一年，鐵鉉三十七歲。
抓住鐵鉉後，朱棣曾命令鐵鉉給他跪下，但鐵鉉非但打死也不下跪，還罵不絕口。朱棣大怒，新仇舊恨算在一處，對鐵鉉進行了非人的折磨。朱棣命人割下他的耳朵和鼻子，塞入他嘴裏，問他好不好吃，鐵鉉厲聲回答，忠臣孝子的肉當然好吃。
鐵鉉被淩遲處死後，朱棣仍不解恨，吩咐左右架起油鍋，把鐵鉉的骨架丟進油鍋裏炸。朱棣咬牙切齒地說：活著的時候你寧死也不屈服，如今你死了，非叫你屈服不可！
太監聞言，急忙用鐵棍夾著鐵鉉的骨架，打算讓其轉身朝向朱棣，沒想到油鍋裏突然傳出一聲巨響，爆炸的滾油像子彈一樣射向太監們，太監們被燙得殺豬般叫起來。
油沸蹙濺起丈餘，諸內侍手糜爛棄棒走，屍仍反背如故。
直到被炸得焦黑，鐵鉉的骨架也沒有朝向朱棣。
朱棣稱帝後，我該何去何從？
1402年七月十三日，燕王朱棣扛著一杆“清君側”的大旗，率領大軍攻破金川門，占領了南京城，靖難宣告成功。