关外重镇广宁失陷，明军被迫退缩到山海关一线，消息传来，朝野震惊，人心惶惶，高攀龙接连上书要求革新政治，以挽救国家濒危的命运。在《破格用人疏》中提出要破格用人，加强战守之备，并推荐礼部右侍郎孙承宗担任防御大臣，负责处理战事，他的意见得到皇帝首肯。孙承宗也不负众望，收复了广宁和辽河以西的土地，边境平静了四年之久。
高攀龙上疏追论三案（梃击案、红丸案、移宫案），要求惩治郑养性、李如桢、崔文升等人，奏疏上达，皇帝不悦而责备高攀龙多言，但最终仍将郑养性谴归原籍。当时，孙慎行以红丸案指责前任首辅方从哲，高攀龙也引《春秋》典故归罪方从哲，给事中王志道为方从哲辩解，被高攀龙上疏严厉斥责。不久，高攀龙被调任太常少卿，又上一道《恭陈圣明务学之要疏》，向熹宗阐明读书的重要性，方从哲一派故意摘出疏中指责帝王不孝的言辞激怒熹宗，熹宗欲严惩高攀龙，叶向高极力挽救，才得以罚俸一年而作罢。
高攀龙升任都察院左都御史，上《纠劾贪污御史疏》弹劾御史崔呈秀，疏中揭露崔呈秀在巡按淮扬地区时贪赃枉法、铺张浪费。吏部尚书赵南星经复查认为事实确凿，提请将崔呈秀戍边，崔呈秀得知后连夜投奔魏忠贤，认魏忠贤为义父。此时，以魏忠贤为首的阉党势力日益扩张，控制了朝廷内外，东林党人如杨涟等纷纷上书参劾魏忠贤，双方争斗进入白热化阶段。
魏忠贤正借机大肆迫害东林党人，称高攀龙与赵南星结党营私，皇帝下旨严厉斥责。不久后南京御史游凤翔出任知府，攻击高攀龙徇私、排挤同僚，高攀龙因而被罢黜。高攀龙等人被罢官后，以魏忠贤为首的阉党控制了朝廷大权，编派了《缙绅便览》《点将录》《天鉴录》《同志录》等黑名单，将不依附于自己的官员开列在内，予以打击，魏忠贤矫旨，以东林书院为始将全国书院尽数拆毁。
崔呈秀不甘心高攀龙仅被罢官，必欲除之，于是假造浙江税监李实的奏本，诬告高攀龙、周起元等七人贪污，派遣缇骑前来抓捕。高攀龙整冠束带前去拜谒先贤杨时的祠堂，回家后与弟弟高士鹤及门生赏花于后花园池畔，谈笑自如。此时，有人前来禀告周顺昌已被逮捕，高攀龙闻言神情泰然，笑说：“我本视死如归”，归家后与夫人谈笑如常，没有异样，亲笔书信交给两个孙子，交代翌日递给校官，而后闭门遣散诸孙。不多时，高攀龙的儿子们发觉异样前来探查，发觉高攀龙已自沉于池塘，时年六十四岁。
子孙们打开高攀龙的信，乃是遗嘱，上面写着：“我虽被罢免官职，但过去曾是朝廷大臣，大臣不可以被侮辱，因为大臣被辱等同于国家受辱。我现在只有恭敬地面北叩首，以效仿屈原的遗愿，皇帝的恩泽未能报答，只愿来世再报。臣高攀龙绝笔，希望使者带去这封信向皇上复命。”
高攀龙就死前曾致书同年袁可立道：“弟腐儒一，无以报国，近风波生於讲会，邹冯二老行，弟亦从此去矣”其言犹未尽之厚望可见于笔端，从此袁可立这位力图远离党争的正直大臣，走上了对抗阉党的前台，每议事与阉党“数有所抵牾，欲自请外”。袁可立抗疏道：“此非挂冠神武门时呼？”，后来九卿公推袁可立南京户部尚书，再改兵部尚书参赞机务，魏忠贤从中作梗以自己的心腹刘廷元代替袁可立掌南兵部，时北则崔呈秀为本兵，天下兵马大权二人一手握定。自袁可立“归而魏焰益肆”，忠贤推戴之势成矣，黄道周说：“当魏崔时，盖无复然明义、真者，有之，则必自大司马节寰袁公也。”