之后，上海几成孤城。郇膏训练民兵，坚守县城。咸丰十年（1860年）加道衔，擢海防同知。同治元年，破格代理按察使，不久获正式授职，命署布政使，升职之快，为当时罕见。李鸿章督师至，刘郇膏奉命总理淮军营务。同治四年（1865年），命护理江苏巡抚。不久因母丧丁忧离职。同治五年卒于家乡。赠右都御史，并在上海建专祠纪念，入祀苏州名宦祠。《清史稿》有传。