國泰案結，劉墉被命署吏部尚書，兼管國子監事務。不久授工部尚書，仍兼署吏部，並充任上書房總師傅。乾隆四十八年六月，命署直隸總督。八月，又調吏部尚書，不久，充順天鄉試正考。是年底，充經筵講官。次年五月，複兼理國子監事務。六月，授協辦大學士。乾隆五十一年，充玉牒館副總裁。
乾隆五十四年四月，以上書房阿哥師傅們久不到書房，劉墉身為總師傅而不予糾正，被降職為侍郎。不久，授內閣學士，提督順天學政。乾隆五十六年初，遷都察院左禦史，旋擢禮部尚書，並再次兼管國子監事務。五月，又署吏部尚書。
嘉慶二年四月，授劉墉為體仁閣大學士。五月，奉旨偕同尚書慶桂到山東辦案，並察看黃河決口的情況。察看黃河之後，他上書請求於秋後在決口處“堵築”，下遊“寬浚”。朝廷采納了他的意見。嘉慶四年三月，加太子少保。後奉旨辦理文華殿大學士和珅植黨營私、擅權納賄一案。劉墉不畏權勢，很快查明和珅及其黨羽橫征暴斂、搜刮民脂、貪汙自肥等罪行20條，奏朝廷。皇上處死了和珅，沒收了他的家產。
嘉慶四年底，劉墉上疏陳述漕政，對漕運中的漏洞體察至深，憂國憂民之情溢於言表，嘉慶皇帝看後，深以為然。嘉慶六年劉墉充任會典館正總裁。
劉墉不僅是政治家，更是著名的書法家，是帖學之集大成者，是清代四大書家之一。清徐珂在其《清稗類鈔》中稱讚劉墉道：“文清書法，論者譬之以黃鍾大呂之音，清廟明堂之器，推為一代書家之冠。蓋以其融會曆代諸大家書法而自成一家。所謂金聲玉振，集群聖之大成也。其自入詞館以迄登台閣，體格屢變，神妙莫測。”劉墉是一位善學前賢而又有創造性的書法家，師古而不拘泥。劉墉書法的特點是用墨厚重，體豐骨勁，渾厚敦實，別具麵目。劉墉之書，尤善小楷。後人稱讚他的小楷，不僅有鍾繇、王羲之、顏真卿和蘇軾的法度，還深得魏晉小楷的風致。劉墉兼工文翰，博通百家經史，精研古文考辨，工書善文，名盛一時。著有《石庵詩集》刊行於世。
嘉慶七年，皇上駕幸熱河，命劉墉留京主持朝政。此時，他八十有餘，卻輕健如故，雙眸炯然，寒光懾人。
嘉慶九年十二月二十五日，劉墉卒於官，享年85歲。卒後贈太子太保，諡號文清，入祀賢良祠，諭祭葬。