在沙苑之战中失败，西魏派左仆射、冯翊王元季海为行台，开府独孤信为大都督，率领步骑两万人进攻东魏的洛州，洛州刺史元湛弃城撤退到河阳，元季海和独孤信随之占据金墉城。不久，元湛回朝担任侍中，以本官代理司州牧，又担任骠骑将军、侍中，很快以以本官监典书事。当时高欢做宰相，因为元湛比较有才干器望，因此上表请求越级任命他担任太尉公，兴和四年（542年）四月，元湛被任命为太尉。武定二年岁在甲子五月十四日丁酉（544年6月19日），元湛在邺城去世，虚岁三十五，魏孝静帝元善见为他在东堂举哀，鸿胪监护丧事，追赠使持节、假黄钺