会见郡守和郡尉。后来有人告发周勃谋反，被捕关押于长安，周勃惊惧不能辩护，朝廷大臣中只有得罪过周勃的袁丝以德报怨为其辩驳，其他人都不为周勃说话。周勃被拷问，受到狱卒的虐待。后狱卒终于暗示周勃花千金买通狱卒，狱卒指点他向儿媳，即汉文帝的公主求救（周勃的长子周胜之娶其为妻），另外又走了薄太后的门路。终于获释回到绛。出狱后周勃感慨地说：“我曾经领兵百万，怎么知道一个狱吏是如此贵重啊！”汉文帝十一年（前169年），周勃逝世，谥“武侯”。
后嗣.周勃去世后其子周胜之继承爵位。过了六年，与正室文