不久，太平军攻陷黄州、汉阳，围困武昌。江忠源沿长江进击，大败太平军，解武昌之围。后来，江忠源的部队被留在湖北，自己只率二千兵马赶赴庐州（今安徽合肥）。当时，江忠源冒雨行军，将士尽皆疲惫，自己也染病不起。行至六安时，太平军已攻陷桐城、舒城。 

　　庐州知府胡元炜遣使告急，并谎称城中兵力、军饷充足。江忠源便不顾六安军民挽留，留下一千兵马守卫六安，带病前往庐州。十一月，江忠源抵达庐州，方知城内总共不过三千人马，而且粮草、军火短缺，但已被太平军重重围困。

　　江忠源虽知自己被胡元炜所骗，而且庐州难以保全，但仍不肯弃城退守。他认为胡元炜不能布置防务，又谎言贻误战机，多次斥责，并亲自驻守水西门，击退太平军的进攻。朝廷为了嘉奖江忠源，赐他霍隆武巴图鲁勇号。

　　城破自尽

　　当时，陕甘总督舒兴阿畏惧太平军兵威，不敢前进。江忠源之弟江忠濬与刘长佑也被阻拦在庐州城外五里处，难以救援。十二月，胡元炜私通太平军。太平军获知城中虚实，更加猛烈的攻城。

　　不久，太平军炸毁水西门，攻入庐州城中。江忠源拔刀欲自刎，被左右亲兵阻止，都司马良勋背着他逃走。江忠源猛咬马良勋的耳朵，奋力挣脱，继续与太平军交战。到达水闸桥时，江忠源已身中七处创伤，只得投入古塘，跳水自杀，时年四十二岁。

　　当时，布政使刘裕珍、池州知府陈源兖、同知邹汉勋、胡子雝等人一同战死，胡元炜投降。八日后，江忠源的尸体被部卒周昌迹背出，仍是面色如生。清廷得知后，追赠江忠源为总督、骑都尉兼云骑尉世职，赐谥忠烈，并将他的灵位安放在昭忠祠中。

　　1864年（同治三年），太平天国灭亡。清廷念及江忠源的功劳，又追赠他为三等轻车都尉世职，并在湖南、江西为他建造专祠。

轶事典故

　　江忠源年轻时曾在北京求见曾国藩。曾国藩见到他的名刺，不高兴的道：“这是新宁秀才江忠源，为人无赖，把他赶走吧。”门子便对江忠源道：“主人让我向您致歉，说您是新宁无赖秀才，只会赌博，没空与您交往。”江忠源大言道：“我确实喜欢赌博，但岂有拒人改过曾国藩？”门子只得再次入内禀告。 　　曾国藩非常惊讶，将他迎入府中。当时，天下承平已久，江忠源却认为马上就会有一场大乱，并对天下之事侃侃而言，声震屋瓦，将茶盏拂落在地仍谈笑自若。曾国藩对他大为改观，将他送走后，对人道：“我平生从未见过如此人才。”又叹道：“此人虽能名满天下，但最终会因节烈而死。”