朱由检对于内城已经陷落似乎将信将疑，带领心腹太监王承恩跑到煤山（景山），四处瞭望，但见烽火烛天，确信内城陷落无疑，才返回乾清宫布置应急善后事宜，他要在自己殉国之前，命令家属先殉国。
朱由检首先叫来三个最大的儿子（16岁的太子、11岁的永王、9岁的定王），叫宫女取来旧衣服，亲自给他们换上，系上衣带。临行前朱由检谆谆告诫他们：“各自逃生去吧！你们往日是太子、亲王，逃难出宫后，就是小民了。做小民要小心谨慎，如果遇到做官的人，年老的称呼老爷，年轻的叫声相公；如果遇到农夫，年老的要称老爹，年轻的要叫老兄；你们要叫读书人先生，叫军人长官。好了，我要为社稷去死了，不然我没有面目见祖宗于地下。如果你们能够不死，长大后千万不要忘了报父母之仇，不要忘了父亲今日的告诫。”这完全是一个父亲对儿子的临终嘱托。朱由检既担心三个儿子能否逃出皇宫，又担心他们在深宫长大，不通人情世故，难以在乱世安身立命。朱由检担心自己的儿子不仅做不成皇子，连平民也做不成。
朱由检无限感慨地注视着即将永别的儿子。终于，一生的无奈和失意都爆发了出来。朱由检大喊道：“你们何苦生在帝王家啊！”说罢朱由检抢先大哭起来。周边的侍从宫人也都被这生离死别和父子真情感动，失声痛哭。
三个儿子被送往外祖家逃命，结果刚出宫就被农民军俘虏。朱由检再找来周皇后，让妻子自杀。周皇后自杀后，朱由检又去见皇嫂懿安张皇后，也让她自杀，张皇后隔着帘子和朱由检拜别后自杀了。朱由检大受刺激，召来最疼爱的15岁的长平公主，悲痛地重复道：“你为何要生在帝王家？”说完，他拔剑砍向女儿。长平公主赶紧用手臂遮挡，结果虽然没有伤及要害，却被砍去了一条胳膊，顿时晕厥过去。发疯的朱由检以为公主死了，持剑闯入后宫，手刃袁贵妃、乐安公主、昭仁公主。宫中的太监和宫女们四散逃命。最后后宫空荡荡的只剩下杀完至亲后的朱由检。
在大明王朝的最后时刻，朱由检在陪侍太监王承恩的陪同下，登上煤山（现在故宫后的景山），在寿皇亭旁上吊自杀，时年35岁。王承恩也吊死在他对面。
1644年3月，统治中国276年的大明王朝结束了。农民军发现朱由检尸体时，只见他披发掩面，身穿蓝衣，左足赤露，右着朱靴。他死前在衣襟上写道：“朕凉德藐躬，上干天咎，然皆诸臣误朕。朕死无面目见祖宗，自去冠冕，以发覆面。任贼分裂，无伤百姓一人。”在这段遗书中，朱由检还是将自己和王朝的失败归结为大臣们误国误民，没有执行自己的政策和主张。面对祖宗基业的完结，朱由检痛心异常，觉得没有脸面去见列祖列宗，因此自己摘去了皇冠，用头发将面容覆盖起来。最后他请求农民军有怨气发泄到他身上就可以了，不要伤害百姓。这个时候，朱由检流露出了爱民之心和人性光辉。殊不知，对于执政帝王来说，缺乏治国能力，将国家弄得一团糟就是最大的不爱民。
柏杨在《中国人史纲》评价朱由检说：“明王朝第十七任皇帝朱由检并不是不想把国家治理好，但他没有治理国家的能力，犹如小学生没有写出博士论文的能力一样。他精力充沛，沾沾自喜于自己明智的措施，发脾气的时候不可理喻，而且几乎是一天二十四小时都在发脾气。他对自己的错误永远有动听的掩饰，绝不寻求更正，却喜欢他的部下歌颂他英明。”
清朝撰写的《明史》评价朱由检道：“帝承神、熹之后，慨然有为。即位之初，沈机独断，刈除奸逆，天下想望治平。惜乎大势已倾，积习难挽。在廷则门户纠纷。疆场则将骄卒惰。兵荒四告，流寇蔓延。遂至溃烂而莫可救，可谓不幸也已。”
