向哥哥义镇请求援军，不过义镇与元就之间结成瓜分大内领地的密约，于是没有答应援军请求。而义镇亦显得对大内家的家督没有兴趣，于是就与元就达成约定。弘治3年（1557年）3月，在毛利氏侵攻山口后（防长经略），以寡兵进行防战，不过最后放弃并逃到重臣内藤隆世的长门。毛利军的福原贞俊立即包围且山城，隆世以义长生存为条件而开城并自杀。义长亦在进入长门长福院（现今功山寺）后，遭到毛利军包围并被强迫自杀，最后与陶鹤寿丸（晴贤的末子）等人一同在4月3日自杀。享年26岁。辞世句是「」。
死后.因