学佺被再度起用，封为太常寺卿，进礼部尚书，加封加太子太保，与大学士黄道周共同参与国策制定。隆武二年（清顺治三年，1646年），他力主隆武帝亲征，以收复明朝失地；自己也捐银万两作为军饷。但隆武帝在军事上遭遇失败，清军于当年进入福建，郑芝龙降清，隆武帝在逃亡汀州的途中被俘，绝食而死。九月十七日，清军攻陷福州，次日，曹学佺香汤沐浴，整顿衣冠，在西峰里家中自缢殉国，死前留下绝命联：“生前单管笔，死后一条绳。”另有说法称他是在鼓山涌泉寺自缢的。曹学佺死后，其家被清兵所抄，家人也遭逮捕，藏书被清军抢光。Sectio