胜保所劾，入京师供职。不久授漕运总督、钦差大臣。英法联军攻陷北京，袁甲三请求北上保卫京畿，朝廷没有批准。咸丰十一年（1861年）败捻军张乐行部。咸丰十一年（1861年），翁同书招抚苗沛霖降清，是年十月底苗沛霖攻破寿州城，杀孙家泰全家。同治元年正月，曾国藩奏请将翁同书革职，袁甲三亦受牵连，加以身患重症，全身麻痹，遂告假回籍，请李续宜代为钦差大臣。晚年居陈州（今淮阳县）养病。同治二年（1863年）六月二十四日卒，谥端敏。着作有《袁端敏公奏议》。