魏忠贤得到奏疏很愤怒，假传圣旨痛责他，尚未定罪。大学士魏广微与魏忠贤内外勾结，狼狈为奸，魏大中常想检举他。正好十月冬祭，魏广微迟到，却态度傲慢。魏大中于是上疏弹劾他。魏广微不悦，遂与魏忠贤联系愈加紧密。魏忠贤的权势日益增大，但由于廷臣交相攻击他，魏忠贤表面故作收敛，且按照各人上疏的要求去做，而在暗地里等待时机，等到吏部推举谢应祥巡抚山西，魏广微便唆使跟他的亲信陈九畴弹劾魏大中，原因是魏大中是谢应祥的门生，推举不公正，最终将魏大中贬官三级派往外地，并尽数驱逐以吏部尚书赵南星为首的东林党人。自此，国家大权全部归于魏忠贤一人之手。
魏忠贤的党徒梁梦环再次弹劾汪文言，将其打入监牢，镇抚许显纯亲自写供词上报，赵南星、杨涟、左光斗、魏大中以及李若星、毛士龙、袁化中、缪昌期、邹维涟、邓渼、卢化鳌、钱士晋、夏之令、王之寀、徐良彦、熊明遇、周朝瑞、黄龙光、顾大章、李三才、惠世扬、施天德、黄正宾等人皆受牵连。诬陷而杨涟、左光斗、魏大中、袁化中、周朝瑞、顾大章接受杨镐、熊廷弼的贿赂，魏大中定罪为受贿三千两，假传圣旨全部逮捕下狱。同乡的人听说魏大中被逮捕离开，号哭送他的人有几千。同年六月入北镇抚司监，许显纯严刑拷问，血肉模糊。魏大中自知难免一死，留《临危遗书》，嘱咐家人安贫、勤读、积德、患难相守。狱卒受人指使将他跟杨涟、左光斗同一晚上杀死，过了几天才报告，魏大中尸体腐烂，已经辨认不出来了。
明思宗继位后，魏忠贤被杀，魏广微、傅櫆、陈九畴、梁梦环一起附名“逆案”，谢应祥及嘉善县父老乡亲陪魏大中次子魏学濂刺血上《痛陈家难疏》，诉说父受冤狱、兄死孝之惨状。崇祯皇帝为魏大中平反昭雪，表彰父子忠孝节烈，魏大中被追赠为太常寺卿，谥“忠节”，予祭葬，魏大中长子魏学洢配祭附葬，私谥“孝烈”。
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