帝，得以减死论罪。这年冬天大赦，王允却不在赦宥之内，三公又再次为他说话。到第二年，才得到获释。这时宦官横暴，偶有小怨小忿，就要遭到他们害死。王允怕不免遭宦官陷害，于是改名换姓，流狼河内、陈留间。灵帝逝世，奔丧回京师。

这时大将军何进想诛杀宦官，找了王允商量，请他任从事中郎，调河南尹。献帝继位，任为太仆，再调署理尚书令。

初平元年(190)，代杨彪为司徒，还是署理尚书令。董卓迁都关中，王允把全部兰台、石室图书秘纬中重要的收集起来带到关中。到了长安，都分类条上。又收集汉朝旧事应当施用的，都一一奏上。经籍得以保全，王允是有功的。当时董卓还留在洛阳，朝政大小，都托王允处理，王允假情屈意，惟命是从，董卓也信任王允，不生乖疑之心，所以能够扶持王室于危乱之中，天子、朝臣，内内外外，没有不依靠他的。王允看见董卓的祸毒日深，篡夺帝位的逆谋已经露出来了，暗内地与司隶校尉黄琬、尚书郑公业等人谋议共同杀掉董卓。于是奏请护羌校尉杨瓒行左将军事，执金吾士孙瑞为南阳太守，都带兵出武关道，以讨伐袁术为名，实际上是想分路征讨董卓，然后拥天子还洛阳。

董卓怀疑，留王允，王允于是引士孙瑞为仆射、杨瓒为尚书。二年，董卓回长安，叙入关的功劳，封王允为温侯，食邑五千户。王允坚决辞让不接受。士孙瑞说王允：“谦虚俭朴，这要看时间行事。您与董太师并位俱封，而您独突出自己高节，不受封爵，难道是胡里胡涂，与人相混不显露自己的办法吗？”王允接受了他的意见，受二千户。三年春，一连落雨六十多天，王允与士孙瑞、杨瓒登台请老天爷放晴。再次商讨诛杀董卓的事。士孙瑞说“：自从岁尾以来，不见太阳，久雨不晴，月犯执法星，彗星孛星仍现，白天阴，晚上阳，雾气相侵，这是其应短促完结，从内部发动的胜利。机不可失，您赶快图谋吧。”王允认为士孙瑞说的对。于是暗暗地结合董卓将吕布，使他为内应。

正值董卓入朝贺献帝病愈，吕布因得间杀了董卓。语在《董卓传》。王允开始想赦免董卓的部属，吕布也多次劝王允。但王允终于怀疑，说：“这些人无罪，只是跟着董卓罢了。现在如果认为他们是恶逆特赦免他们，那正好使他们自己疑惑起来，这不是使他们安定不动的办法。”吕布又想把董卓的财物赏赐公卿、将校，王允又不准。王允平日却看不起吕布，以剑客对待他。吕布也认为自己有功劳，自吹自擂，既不得意，渐渐与王允不和了。王允性情刚烈，疾恶如仇。开始怕董卓这只豺狼，所以压抑自己，屈志相从。董卓被歼灭之后，自己认为再没有什么患难了，在公共场合，很少温润的颜色，主持正道持重，不用权宜之计，因此在他下面的人，也不很拥护他。董卓的将校及在职的多是凉州人，王允研究把原来董卓的部队撤销。有人对王允说：“凉州人一向怕袁氏而畏关东，现在如果一旦撤销，关东就必然人人自危。可以皇甫义真为将军，带领这支部队，从而使留在陕地安抚他们，慢慢地与关东通谋，观察其变。”王允说：“不然，关东举义兵的，都是我的人啊。现在如果距险驻兵陕地，虽然可以安抚凉州，使关东发生疑心，这是极不可以的。”当时百姓谣言，会全部诛杀凉州人，于是互相恐惧骚动。

在关中的，都拥兵自守。并且互相转告说：“丁彦思、蔡伯喈只因与董公相好，就都被株连获罪。现在既然不赦免我辈，又想把部队撤销，今天撤销，明天我们就为鱼肉，听人宰割了啊！”董卓的部属将李莈、郭汜等先前将兵在关东，因此不自安，于是共谋为乱，围攻长安。城破，吕布逃走。吕布驻马青琐门外，招呼王允说：“您可以走了吗？”王允说“：如果得到皇上的保佑，上安国家，是我的愿望。不然，就以身殉国。皇上幼小，靠我而已，遇患难，图侥幸逃避，我不忍啊。多多拜托关东诸公，要以国家为念。”起先，王允用同郡宋翼为左冯翊、王宏为右扶风。当时三辅百姓炽盛，兵多，粮食也多，李莈等想杀掉王允，害怕二郡为患。于是先征召宋翼、王宏。王宏派使者说宋翼“：郭汜、李莈因我二人在外，所以没有危害王允。今天我们应征，明天一定皆遭族灭，有什么主意呢？”宋翼说“：虽然祸福不可料，但王命不可逃避啊。”王宏说：“义兵之所以汹汹，在于董卓，何况他的党羽呢？如果率领部队共同讨伐君主身边的恶人，山东一定会响应，这是转祸为福之计。”宋翼不从。

王宏一个人不能独立，于是就都应征，把他们送到司法机关。李莈于是逮捕王允及宋翼、王宏，都处以极刑。王允这时五十六岁。长子侍中王盖、次子王景、王定及宗族十余人都被杀害，只有兄子王晨、王陵得以逃归乡里。天子悲痛，百姓丧气，没有敢于去收王允尸体的，独有旧吏平陵令赵戬弃官营丧。王宏字长文，年轻时有气力，不注重小节。开始作弘农太守，审讯郡里有奉侍宦官买爵位的，虽然官位到了二千石，都收捕拷打，杀了几十人，威震邻郡。平日与司隶校尉胡种有矛盾，王宏下狱，胡种就急不可待把他杀了。王宏临死时骂说“：宋翼是蠢儒，不足与谋大事。胡种幸灾乐祸，祸害要降临他的。”胡种后来睡觉常见王宏用杖打他，因而发了病，不几天就死了。后来迁都许昌，天子思念王允的忠节，改葬王允，派虎贲中郎将奉命吊祭，赐东园秘器，赐他本官印绶，送还本郡。封王允孙王黑为安乐亭侯，食邑三百户。