建兴四年
八月
刘聪再次派遣刘曜攻打长安，这次并没有从冯翊郡南渡渭水，从渭南攻长安，而是先克北地郡，击败了北地太守张禹，以及冯翊太守梁肃的援军。
从北地渡过泾水，来到长安北面。
这次的汉赵军十分凶猛，连战连克，麹允、索綝等接连战败，很快就被刘曜围困于长安，长安城内外断绝联系。
司马邺急忙广发求救信，让临近州郡派遣援军。
但其余州郡的援军，摄于刘曜的军势，不敢上前，而最近的南阳王司马保所派出的援军，虽然在灵台击败了刘曜军。
害怕一旦助司马邺击败刘曜后，反会助长了麹允和索綝的威势，故此就退兵不再进攻。
而称霸江南的司马睿以各种借口，就是拒绝出兵。
十月
刘曜进占长安外城，逼司马邺与索綝、麹允等退守长安小城自保。
不仅如此，长时间的围困，已经让长安城陷入了断粮状态，米价一斗竟然达到黄金二两，并出现人吃人的情况，长安城中一大半人饿死。
死亡和逃走的人很多，只有一千凉州义兵仍在坚守，让刘曜无法攻入小城中。
恰好，太仓中有酿酒用的曲饼数十块，麴允便将曲饼砸碎熬粥给司马邺喝，不久，曲饼也已经吃光了。
司马邺实在感到腹中难忍，随即哭着对麴允说：
“如今穷困危急到这种地步，外面没有救援，为社稷而死是他所应该的。但想到将士们遭受的磨难，应趁城未陷落而行全身之计，或许可以使百姓免受屠戮之苦。”
随后派侍中宋敞向刘曜送上降书。
谁知索綝却暗中将宗敞留下，派自己的儿子出使刘曜：
“现在城中粮食足够支持一年，你未必能轻易的攻占。
但如果你能答应让我父亲为车骑将军、仪同三司和食邑万户的郡公，我会向你保证，直接以城向你投降，让你不费一兵一卒，进入长安。”
可刘曜显然看破了索綝的小心思，杀了索綝之子，并送还回去，随行的使者转告索綝刘曜原话：
“帝王之师以义行军，本王统领军队十数年来，未有过以假消息和诡计击败对手的事，而是会用军事的力量，完全压倒对方。
现在你托人所说的是天下首恶，我就为你们杀了传话人。
你若觉得粮食未尽，那就勉强守着吧；但若缺粮而兵力薄弱，那就应该早早顺应天命吧。
不然我本王怕自己威严一振，与你玉石俱摧。”
索綝得到刘曜的回复，惶惶不安，生怕刘曜告诉司马邺，将自己斩杀。
这时，司马邺得知了索綝扣押了宗敞，十分生气，让索綝将其交出来，但并不知道索綝私自与敌军沟通一事，以为是索綝不愿意投降的缘故。
索綝听司马邺的语气，并不知道自己私通刘曜一事，松了一口气，顺势将宗敞放回，让其出使刘曜。
面对司马邺的投降，刘曜接受了。
第二日，司马邺单人乘坐羊车，脱去上衣，口衔玉璧，侍从抬着棺材，随他出城投降。
刘曜烧了棺材，接受了玉璧，让宋敞侍奉司马邺回宫，汉赵军顺利占据长安。
十月十二日
刘曜派人护送司马邺等晋廷群臣，前往汉赵国都平阳，过流亡生活。
十月十七日
刘聪登殿，司马邺在他面前叩头跪拜，麴允看到这种情景，伏地痛哭，然后自杀。
索綝则是被刘聪认为背着自己的君主，以献城出降为条件请求敌国的高位，是不忠于晋朝的行为，便在平阳东市将其处死。
司马邺被刘聪任命为光禄大夫、怀安侯，随朕左右。
为了达到羞辱司马邺，达到打击晋朝军民士气的目的。
每次刘聪外出打猎，都会令司马邺执行车骑将军的职务，穿着戎服，手执戟矛，在前面开路。
每次举行宴会，都会让司马邺行酒，洗酒杯，上厕所时又使唤他拿马桶盖。
许多跟随司马邺来到平阳的晋朝旧臣，见到如此场景，不免放声痛哭，被刘聪全部杀害。
建兴五年
十月
刘聪在平阳将司马邺杀害，终年十八岁。
建兴六年
三月