工匠们的愧疚感也已经烟消云散了，又见秦军的数量逐渐增多，内部也稳定了，就准备向城中发起进攻。
何直向吴王求救，在新安被秦军围困，奋力走脱后，在路上听说洛阳已经被秦军占领，就从平阴渡过了黄河，径直向河北奔来。何直来到邯郸，见到了赵王，就把渑池的情况如实报告。赵王召见张耳，张耳道：“从周文败退到现在已经两个多月了，在这期间，我们遇到的事情也不少。现在北面的燕国虎视眈眈，一心想报上次偷袭的仇。而我赵国，人心也还没有归附，北方的秦军也想南下。赵国的四面都的强敌，绝对不能再分兵啊？”赵王就犹豫道：“可是周文将军困在渑池，如果不救，怎么向何直将军答复？”张耳道：“就是陈胜来了也好答复，何况一个小小的何直！明天我答复他，就说秦将王离正在攻打井陉关，我们要全力以赴对付北方的秦军呢，不能再去救渑池。”
次日一早，何直火急火燎地又来拜见赵王，声泪俱下地催促赵王尽快发兵。张耳就把昨晚的话告诉了何直。何直见赵国拒不出兵，大哭道：“如果是这样，周将军就完了，你们心中怎么能忍心啊？”何直不甘心，就用头撞着地面哀求赵王出兵。张耳大怒道：“赵国实在是无能为力，你且回陈城去向陈王求救吧？”张耳说完，就让左右把何直轰出去。何直见张耳如此绝情，就大骂出城，直向陈城奔去。
原来章邯劝降周文是假，探听虚实却是真。使者来到城中，把看到的一切就向章邯报告了，还说：“城中的树皮都啃食光了，叛军完全丧失了作战的能力。”章邯非常高兴，就下令攻城。周文率军迎战，死守城池，一天后伤亡惨重。韩琪等将领劝周文想法突围。周文看见城外的秦军密密麻麻，又知洛阳也被司马夷攻占了，真道大势已去，突围无益，只得下令坚守。如此又过了几日，军士伤亡过半了，跑出去投降的人也多得无法禁止。又过了三天，有人报告说城池已经被秦军攻破。韩琪就指挥将士与秦军展开肉搏，最后中箭身亡。
周文来到城上指挥，见秦军越聚越多，于是横剑在手，目光如炬。秦军见了都不敢靠近。周文环顾四周，到处都是秦军，就面朝南方，口中振振有词道：“大王啊！臣无能啊！不能再征战疆场了，望大王保重啊！”就用剑抹了脖子，壮烈殉国。等章邯来到城头时，周文已气绝身亡。秦国的将领看到周文须发皆白，形容枯槁，又被他自杀殉节的举动深深地打动了，都恭恭敬敬地鞠了一躬。章邯又让军士们将周文的遗体抬到西郊埋了。有诗叹道：
一时名将数周文，叱咤入关动国根。
拜将坛高受大任，征程路远建奇功。
宏图未济殉先道，芳节犹昭励后人。
滚滚黄河流不尽，浪花千古咽涛声。
周文已死，章邯立即上奏朝廷。陈王的第二路反秦大军，也是实力做强的一支军队就这样覆没了。