齐后，高帝很多时都谘询褚渊朝廷机要之事，意见亦多见听从，礼遇甚重。建元四年（482年）-47岁三月壬戌(4月11日)，高帝在临光殿驾崩，临终前两天召司徒褚渊、左仆射王俭交代后事，遣诏褚渊录尚书事(南朝实际丞相职，百官之首)，与王俭一同辅政。不久齐武帝萧赜即位。再加班剑三十人，五日上一次朝的礼待。随后褚渊在该年患病，又见上相星有异变，因而求退，坚持之下获改授司空，领骠骑将军，侍中、录尚书如故。至八月癸卯日（9月19日），褚渊去世，享年四十八岁，死时家无余财并欠下数十万钱债，齐武帝策赠棺椁及朝服一套