另一路援军大将祖宽见状亦观望彷徨，贻误了战机。可怜山东布政使张秉文，一个手无缚鸡之力的文职行政官员，率济南百姓守城十余日，终于在次年正月初二被清军攻破城池。张秉文又率兵民与清军展开巷战，终是寡不敌众，中箭阵亡。
清军攻占济南城，有人来报张夫人，说是张秉文已逃走。夫人怒斥：“你们的主公岂是贪生怕死之徒？他绝不会弃城而逃！”
果然不久又有人来报：“张公已战死”。张夫人听了，泪下如雨道：“看来这回是真的了！”对妾陈氏说：“我说过要和夫子同死生的，家中幼孤就由你照顾了。”妾说：“你死我也死！”于是，妻妾二人同出官署，赴大明湖而死。家中侍婢十多人，也一同投湖自尽。这一仗，清军俘虏了分封济南的德王朱由枢，掠走人口五十余万。
颜继祖闻报大惊，又急率兵回济南，到了济南，复是一个空城，清兵早已渡河北行。颜继祖在五十天内被调防三次，兵疲马乏，最后才令其专防德州，颜继祖兵少力弱，无法兼顾济南。朝臣交章抨击，继祖归咎杨嗣昌指挥错误，自请撤职归乡，奉养父母。崇祯帝朱由检不许，将颜继祖逮捕入狱，最后斩首示众。
杨嗣昌至此，惶急异常，上奏日：“敌兵深入，胜负难料，重申攘外必先安内的主张，力主对清妥协，集中全力平息“中原群盗”。”又暗令高起潜主持和议，得到崇祯帝默许。
适逢卢象昇奉调入京，一意主战，崇祯帝令与杨嗣昌、高起潜商议，卢象昇奉命，与二人会议了好几次，终与二人意见不合。随即怏怏告别，寻奏请与杨、高二人，各分兵权，不相节制。折上，由兵部复议，把宣大山西兵士属象昇，山海关宁远兵士属高起潜。崇祯帝准议，加象昇尚书衔，克日出师。
象昇麾下，兵不满二万名，只因奉命前驱，只能向涿州进发。途中闻清兵三路入犯，亦遣别将分路防堵，怎奈清兵风驰雨骤，驰防不及，列城多望风失守。杨嗣昌即奏削卢象昇尚书衔，又把军饷阻住不发。
卢象昇由涿州至保定，与清兵相持数日，尚无胜败，奈军饷不继，催运无效，转瞬间军中绝食，象昇料是杨嗣昌与高起潜作梗，自知必死，清晨出帐，对着将士四向拜道：“卢某与将士同受国恩，只患不得死，不患不得生。”众将士被他感动，不由得哭作一团。旋即收泪，愿随卢象昇出去杀敌。象昇出城至巨鹿贾庄，顾手下兵士，只剩五千名，参赞主事杨廷麟，禀象昇道：“此去离高总监大营只五十里，何不前去乞援？”
卢象昇道：“他只恐我不死，安肯援我！”
杨廷麟道：“且去一遭何如？”
卢象昇不得已，令杨廷麟启行。临别时执着廷麟手，与他一诀，流涕道：“死西市，何如死疆场？吾以一死报国。”
杨廷麟已去，卢象昇待了一日，望眼将穿，救兵不至。卢象昇道：“杨君不负我，负我者高太监，我死何妨，只要死在战场上面，杀几个敌人，偿我的命，方不徒死。”
卢象升领兵至蒿水桥，被清军主力包围。象昇将五千人分作三队，命总兵虎大威领左军，杨国柱领右军，自己领中军，与清兵死斗。清兵围合数次，被卢象昇杀开数次，十荡十决。清兵亦怕他厉害，渐渐退去，卢象昇收兵扎营。
是夜三鼓，营外喊杀连天，炮声震地，象昇知清兵围攻，忙率虎大威、杨国柱等，奋力抵御，可奈清兵越来越多，把明营围得水泄不通。两下相持，直到天明，明营内已炮尽矢竭，卢象昇下令以短兵奋战，清军以精骑夹攻，士卒多死。虎大威劝象昇突围出走，卢象升按剑大呼“将军死绥，有进无却！诸君请突围而出，留此身以报国！”遂手执佩剑，单骑冲入敌中，身中四矢三刃，战死疆场，壮烈殉国，时年仅三十九岁，高起潜听说卢象昇兵败，再一次连夜溃逃！
卢象昇自擢兵备，与流寇大小数十战，无一不胜，且三赐尚方剑，未曾戮一偏裨，爱才恤下，与士卒同甘苦，此次力竭捐躯，部下亲兵，都随了主帅殉难，虎大威、杨国柱，因象昇许他突围，方杀开血路而去。象昇既死，杨廷麟始徒手回来，到了战场，已空无一人，只见愁云如墨，暴骨成堆，杨廷麟不禁泪下。检点遗尸，已是模糊难辨，忽见一尸首露出麻衣，仔细辨认，确是卢象昇。
原来象昇新遭父丧，请守制不许，无奈缞绖从戎。杨廷麟既得遗尸，痛哭下拜，后三郡之民闻之，痛哭失声，声震天地。
卢象升死后，杨嗣昌怕他没死，以后会报复他，派了三个巡逻兵去查看。其中一人叫俞振龙，告诉杨嗣昌，卢象升真的死了。在杨嗣昌而言，希望手下人说卢象升没死，他就可以把怯懦畏战之类的罪名加到卢象升的头上了。
顺德知府上奏卢象升的死状，杨嗣昌故意刁难，只说象昇轻战亡身，死不足惜。崇祯帝误信谗言，竟没有什么恤典。过了八十天卢象升的尸体才得以收殓。第二年，卢象升的妻子王氏请恤，第三年，卢象升的弟弟象晋、象观又请，都不允许。直到杨嗣昌剿张献忠失败自杀后，朝廷才赠卢象升太子少师、兵部尚书，赐祭葬，南明福王时，追谥忠烈，建祠奉祀。
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