晋军攻陷郓州，朝廷内外都非常震惊。五月，梁末帝以王彦章代替戴思远为北面招讨使。王彦章在接受任命的当天，匆忙整理行装赶赴华台，就从杨村砦坐船顺黄河而下，士兵水陆两路一起进发，截断了晋军建在德胜的浮桥，攻击南城，占领了它，晋军于是放弃了北城，合并军力保守杨刘。当王彦章带领水军沿河而下时，晋军全部拆毁北城，锯开房屋木料编成木筏，将步兵安置在黄河岸上，与王彦章部队各走一边，每当遇到转滩回水的地方，两军的步兵就在黄河中流交战，飞奔的箭矢就像雨点一样密集，有时连船和筏子都翻过来沉入水中，等到达杨刘时，一路交战共有一百多次。王彦章急攻杨刘，昼夜不停，晋军竭尽全力固守，有四次差点被攻陷。六月，晋王李存勖亲自领兵援救杨刘城，王彦章的部队挖成重重战壕，筑成层层堡垒，晋王的援军不得进入杨刘城。晋王于是派军队在博州东岸筑起堡垒，以接应郓州。王彦章得知后，派军队赶到，急忙攻击他们的营栅，从早晨到中午，晋军阵地快被攻下，这时晋王带领大军来援救，王彦章才撤退。七月，晋王到了杨刘，王彦章军队失利，末帝于是罢免了王彦章的兵权，下令返回朝廷，以段凝做招讨使。

在这以前，赵岩、张汉杰两伙人扰乱朝政，王彦章非常痛恨他们，性格又刚正，不能缄默容忍。当他受命任北面招讨使时，对他身边的亲近说：“等我立下这次战功之后，班师回军的那天，将杀尽奸臣，以报答天下人。”赵、张两人听说后，私下商议说：“我们宁愿死在沙陀人李存冒力的手中，也不能被王彦章杀掉。”因此协力倾轧王彦章。这时段凝贿赂勾结赵、张两人，自己谋求兵权，一向与王彦章不协调，暗地里贬损王彦章的功劳，背着干些延误阻挠的事，以至梁朝军队失利，终于罢免了王彦章而任用段凝，不到一百天，梁朝就因此而灭亡了。

这年秋天九月，朝廷听到晋人将经过兖州出兵，末帝急忙派王彦章率领朝廷禁卫军骑兵几千人到东路守候截获，又因为郓州被敌人占据，想乘机进攻夺取，命令张汉杰做监军。一天，王彦章渡过汶水，去夺取郓州，到递坊镇时，遭晋人袭击，王彦章退回据守中都。十月四日，晋王率领大军来到，王彦章率领部下抵御交战，被打败，被晋军将领夏鲁奇俘获。夏鲁奇曾经服事过梁太祖，与王彦章一向友好，当王彦章战败时，夏鲁奇听出了他的口音，说：“这就是王铁枪呀。”挥动长矛刺来，王彦章受了重伤，战马跌倒，于是被活捉了。

晋王李存勖看到王彦章，对他说：“你常常把我看作乳臭小儿，今天服不服我？”又问“：我一向听说你善于带兵，为什么不据守兖州？中都一向没有城墙堡垒，怎么能据以自守？”王彦章回答说：“大事已经去了，不是我的才智所能挽回的。”晋王心下怜悯，亲自赐给他药物以敷治创伤。晋王平素听说他勇敢强悍，想保全他的性命，命令中使慰问安抚，以诱惑他的意志。王彦章说“：以前我是一介平民，梁朝提升我为独当一面的大将，与晋王相抗衡，今天兵败势衰，死是应有的本分，晋王即使垂恩可怜赦宥我，我有什么脸面见人？难道有作为臣子作为将领的人，早上服事梁皇而晚上服事晋王的吗？能得到一死就是我的荣幸了。”晋王又对李嗣源说：“你可以亲自去劝导他，或者还可劝降而保全他的性命。”这时王彦章因受重伤不能起身，李嗣源亲自到他卧室里去见他，王彦章对李嗣源说“：你不就是邈佶烈吗？”邈佶烈，原来是李嗣源的小名，王彦章一向瞧不起李嗣源，所以用小名称呼他。不久晋王命令用轿子抬着他随部队到任城去，王彦章因为所受创伤疼痛，坚决要求留下不走，于是被杀害，当时年龄六十一岁。