尚未拜官即于两日后改授尚书令、都督征讨水陆诸军事，持节、征虏将军如故，增邑二千五百户。萧懿因功高深受皇帝猜忌，又遭到茹法珍等人诬告谋反，遂在十月己卯（11月19日）与第四弟卫尉萧畅一起被赐死。中兴元年（501年），萧衍拥立和帝萧宝融，追赠萧懿侍中、中书监、司徒。同年十二月，萧衍率兵攻入建康城。中兴二年（502年）正月，宣德太后临朝，改赠萧懿太傅。天监元年（502年）四月，萧衍代齐建立南梁，追赠萧懿丞相，封长沙郡王，谥宣武王，葬礼依照西晋安平献王故事。萧衍后来笃信佛教，为给萧懿修福，特为其立宣武寺。