次日，马腾收到韩遂劝降信，最终率本部兵马投奔韩遂。
傅燮只得率领残兵退回汉阳。一路上，他看着溃散的军队和荒芜的田野，心中悲凉万分。
傅燮退回汉阳后，立即加固城防，准备迎击叛军。他知道，韩遂、王国、马腾合并后，下一个目标就是汉阳。
汉阳城中，百姓恐慌不安。傅燮亲自巡视城防，安抚民心。“太守，叛军势大，汉阳恐难坚守。”部将杨会忧心忡忡地说。
傅燮坚定道：“守得住要守，守不住也要守。我傅燮受朝廷厚恩，守土有责，岂能临阵脱逃？”
他下令开仓放粮，救济百姓；整训军队，加强守备。汉阳百姓感念傅燮恩德，纷纷加入守城行列。
五月，韩遂、王国、马腾果然率领十万大军围攻汉阳。叛军连营数十里，旌旗蔽日，声势浩大。
傅燮站在城楼上，望着城外如潮的叛军，面色凝重。部将杨会在一旁道：“太守，叛军势大，不如……”
“住口！”傅燮厉声打断，“我傅氏世代忠良，岂能作苟且偷生之事？你若惧死，可自行离去。”
杨会跪地泣道：“末将岂是贪生怕死之辈？只是不忍见太守……”
傅燮扶起杨会，语气缓和：“我心意已决，你不必多言。若城破，你当设法突围，守护大汉疆土。”
叛军开始攻城。箭矢如雨，礌石纷飞，汉阳城仿佛暴风雨中的一叶扁舟。傅燮亲临城头指挥守城。他身着铠甲，手持长剑，哪里危急就出现在哪里。守军见太守如此，士气大振，拼死抵抗。
叛军连攻数日，伤亡惨重，却未能破城。韩遂下令暂停进攻，改用劝降。
谁知使者才刚开口劝降，就被傅燮麾下士兵乱箭射杀。韩遂大怒，继续强攻，可是毫无效果。
次日，韩遂又派马腾前来劝降。马腾在城下高喊：“傅太守！凉州已非汉有，何不顺应天命？腾可保太守全家平安。”
傅燮立在城头，朗声道：“马寿成！你本是汉将，奈何从贼？若还有半点忠心，当速反正，共讨国贼！”
马腾羞愧而退。
叛军见劝降无效，再次猛攻。汉阳守军伤亡日增，粮草将尽，形势日益危急。
六月初，汉阳城中粮尽援绝。守军每日只能以稀粥度日，百姓更是饿殍遍野。傅燮将最后存粮分给百姓，自己与士兵同甘共苦。军民感其恩德，誓死守城。
这日清晨，叛军发动总攻。韩遂、王国、马腾亲临前线督战，叛军如潮水般涌向城墙。傅燮知城不可守，召集剩余守军：“诸位，汉阳今日恐将不守。傅某决心与城共存亡，不愿死者可自寻生路。”
守军齐声高呼：“愿随太守死战！”
傅燮热泪盈眶：“好！好！既然如此，开城决战！”
城门大开，傅燮一马当先，率千余守军冲出城外，直扑叛军大营。这突如其来的反攻让叛军措手不及。傅燮如猛虎下山，长剑挥舞，连斩数名叛将。守军紧随其后，拼死冲杀。
韩遂大惊，急调精锐围堵。叛军依仗人多，渐渐将傅燮部包围。傅燮身中数箭，仍奋力厮杀。部将杨会护在其侧，大喊：“太守速退！我等断后！”
傅燮大笑：“退？何处可退？大丈夫死则死耳，何退之有！”
突然，一箭射中傅燮坐骑，战马倒地。傅燮跌落马下，叛军一拥而上。杨会拼死来救，被乱刀砍死。傅燮拄剑而立，浑身是血，仍威风凛凛。叛军被其气势所慑，一时不敢上前。
韩遂拍马前来，叹道：“傅南容，何苦如此？若肯归降，仍不失富贵。”
傅燮冷笑：“韩文约，你本汉臣，奈何作乱？我今日虽死，犹胜你苟活！”
说罢举剑冲向韩遂。叛军乱箭齐发，傅燮身中数十箭，壮烈殉国。
汉阳守军见太守战死，大多战至最后一刻，无人投降；剩下的些许人马，却是拼死杀出一条血路，突围而走。韩遂虽得汉阳，却损兵折将，且敬傅燮忠义，下令厚葬，不得扰其家属。
就在汉阳激战之时，新任荡寇将军、安羌侯简宇正率部在安定附近剿匪。得知汉阳被围，立即点兵三万，星夜驰援。时值六月，天气炎热。简宇率军急行军，日夜兼程。
“再快些！汉阳危在旦夕！”简宇不断催促。他心中焦急，傅燮与他虽无深交，但同为大汉守臣，惺惺相惜。
典韦对他说道：“大哥，士卒连日疾行，已疲惫不堪。不如休息片刻……”
简宇断然拒绝：“傅太守危在旦夕，岂能延误？传令全军，加快速度！”
史阿建议：“将军，可先派轻骑驰援，大军随后。”
简宇点头：“好！典韦，你率三千轻骑先行，务必保住汉阳！”
典韦领命，率轻骑疾驰而去。然而为时已晚。当简宇大军赶到时，汉阳已经陷落，傅燮战死。
残存的守军见到援兵，痛哭流涕：“简将军，您来晚了！傅太