初平三年四月，司徒王允、尚書仆射士孫瑞與董卓的親信呂布共同密謀誅殺董卓。之前，王允先後與司隸校尉黃琬、尚書鄭公業、尚書仆射士孫瑞等人多次商議誅殺董卓的事情。初平三年春天，王允與士孫瑞、楊瓚借登台拜神為名，又一次秘密商量廢除董卓的事宜。士孫瑞說：“自從去年年底以來，太陽不照，淫雨不斷已達六十多天，我們應該讓這種不利國家和老百姓的時期盡快結束。現在，時機大好，我們正可趁天下沸騰之際，主動采取措施，消滅罪魁禍首！”士孫瑞意在提醒王允可借天時地利人和之機除掉董卓。王允同意士孫瑞的意見，可是考慮到董卓平時戒備森嚴，而且他本人武力過人，如果不采取周密措施，恐怕不易得手。於是，王允便物色了董卓的親信呂布做內應。呂布年青勇猛，武力超群。起初董卓對他深為喜愛和信任，收他為義子，並提拔他擔任騎都尉。後來，董卓又遷呂布為中郎將，封他為都亭侯。董卓把呂布當作自己的貼身侍衛。不管董卓走到哪裏，呂布總是形影不離，負責保護董卓的生命安全。一次，呂布不小心得罪了董卓，董卓大怒，隨手抽出刀戟向呂布擲去，幸虧呂布眼疾手快，才得以幸免。當時，呂布並沒直接頂撞董卓，而是立即向他謝罪道歉，董卓便不再追究，以後也根本沒把這件事放在心上。可是，呂布從此心懷私恨，呂布又與董卓的婢女私通，心中十分不安。
王允把誅殺董卓的計劃告訴呂布，並要求他充當內應。起初，呂布不同意，他說：“奈何（我和他）如同父子一樣！”王允開導說：“你姓呂，他姓董，又不是骨肉親情。況且董卓現在是人人得而誅之的國賊，你難道還認他做父親嗎？他向你擲刀戟的時候，把你當兒子看待嗎？”在王允的敦促下，呂布最終答應了。一切準備就緒，正好逢上皇帝大病初愈，朝中文武大臣都集會於未央殿，恭賀天子龍體康複。呂布借此機會，事先安排同郡騎都尉李肅等人帶領十多名親兵，換上衛士的裝束隱蔽在宮殿側門的兩邊。董卓剛到側門，便遭到李肅等人的突襲。董卓大駭，慌忙向呂布呼救。呂布正襟危坐，大聲道：“我們是奉詔討殺亂臣賊子，你死有餘辜！”絕望中的董卓雖然奮力反抗，但已無濟於事，當場被殺，並株連三族。董卓被殺後，滿朝文武和所有士兵都高呼萬歲！長安老百姓高興地在大街小巷載歌載舞，共同慶祝奸賊被誅。據說董卓死後，被暴屍東市，守屍吏把點燃的撚子插入董卓的肚臍眼中，點起天燈。因為董卓肥胖脂厚，“光明達曙，如是積日”。董卓死後，西涼軍餘部由李傕等人率領。
在本書《五行誌》中有這樣一首董卓之死的童謠，歌詞是這樣的：千裏草，何青青；十日卜，不得生。
歌詞中“千裏草”“十日卜”合起來是董卓的名字，“何青青”“不得生”則深刻地表達了當時廣大老百姓對誤國權臣董卓的極度痛恨，都希望他早日死去。這首民謠是東漢人民對董卓整個人生的基本評價，同時也從側麵反映了董卓對東漢末年政治和社會的消極影響。