王允一到洛阳，就被何进紧急召见，并说明意图。王允很感激何进救命之恩，满口答应。
何进掌权后，王允被辟为从事中郎。何进被杀，王允不得不迁任河南尹，暂时逃避张让的嚣张气焰。
董卓废掉少帝，献帝继位，王允被拜为太仆，不久迁任尚书令，并替代杨彪任司徒。
董卓从进驻洛阳到迁都长安过程中，废旧立新，毒杀太后，广植党羽，培养亲信，统收兵权，控制朝廷，专横跋扈，残暴肆虐的行径，使王允敏锐地意识到，董卓将成为威胁东汉政权的最大隐患，必须铲除。
王允之所以隐忍不发，是接受了在政治争斗中遭受失败的教训，不得不转变斗争策略。他清楚地知道，董卓手中掌握有强大军事力量，党羽众多，而且董卓本人凶残毒辣，如果主动出击，只能是以卵击石。
于是，王允表面上一味听任，甚至顺从董卓，让他放松对自己的戒备，实际上却处心积虑，周密布置。
董卓进入洛阳后，为了站稳脚跟、扩大势力，极力拉拢朝中有影响的官员。王允不动声色，顺势归顺，尽量迎合。有时，王允不惜矫情曲意，偏违原则，来换取董卓的信任。
董卓见王允不但具有才识，而且对自己忠心耿耿，毫无二心，便把王允当作自己心腹亲信，不生丝毫疑心，无论朝政大小，都托付给王允处理。
王允借此时机，亲自主持一些恢复王室和发展社会经济的具体事务。杨勋是当时朝廷中正义之土，不畏强暴，一直坚持斗争，曾与皇甫嵩一起密谋诛杀董卓，后因董卓与皇甫嵩言和，感到自己势力弱小，只得作罢。
一次，董卓问王允：“不知谁最适合担任司隶校尉？”
王允不假思索地回答：“只有杨勋合适。”虽然明知董卓与杨勋之间矛盾很深，王允毅然推举了杨勋。
在与董卓表面敷衍的同时，王允暗中积极组织和筹备反董卓的斗争，首先与司隶校尉黄婉、尚书郑公业等人共同商议诛杀董卓的计策。
为了控制武装力量，王允等人极力向皇上推荐、保举羌校尉杨瓒行使左将军权力；举荐执金吾士孙瑞担任南阳太守，令其借讨伐袁术为名，领兵出道武关，实则为多路夹击董卓作准备。
士孙瑞的行动引起了董卓怀疑，决定把士孙瑞留在都城。王允听说后，便顺从董卓意思，擢升士孙瑞为仆射。另外又擢升杨瓒为尚书，为最后反击董卓聚集力量。
初平二年（一九一年），董卓封王允为温侯，食邑五千户。
王允想拒绝，士孙瑞对他说：“大事没成功前，不能有丝毫破绽，董卓加官进爵，朝廷百官都瞻仰您的崇高品节，何乐而不为呢？不要因意气而误了大事！”王允一听有道理，便受命听封。
初平三年（一九二年）春，自然灾害严重，阴雨连下两个多月。王允和士孙瑞、杨瓒等人借登台祭祀乞神之机，紧急商议谋杀董卓的行动计划。
士孙瑞严肃地说：“自从去年岁末以来，太阳阴晦不照，淫雨连绵不断，这种暗无天日的日子应该有个尽头。现在时机基本成熟，如果不把握天机，先发制人，恐怕后患无穷啊！”
王允很赞同士孙瑞意见，决定伺机尽早行动，以图董卓。
可是，董卓爪牙密布，戒备森严，而且他本人力大无比，凶残毒辣，如果没有万全之策，一旦失手，后果难以设想。
王允提议，可以安插内应，里应外合，杀他个措手不及。于是便有了“王司徒巧使连环计”一段精彩故事：
王允说服府中歌技貂蝉，先许嫁给董卓义子吕布为妻，又送给董卓为婢女，美人计引诱二人垂涎，离间计使其反目成仇。
起初，吕布碍于自己是董卓义子，不便亲自下手。王允对吕布说：“你姓吕，奸贼姓董，父子只是名义上的，并非骨肉亲情，况且董卓现在已是众叛亲离，你难道还认贼作父吗？你当他为父亲，平时他当儿子待你吗？”
吕布与董卓婢女貂蝉私通，怕董卓发现报复，于是便答应下来。
献帝大病初愈。董卓通知朝廷百官在未央殿集合庆贺，王允便把胸有成竹诛杀董卓的计划告诉给吕布，并委他作为内应。
这年四月二十三日清晨，董卓乘车前往未央殿参加庆贺会，吕布随从护卫。事前，吕布派同郡骑都尉李肃等人带领十多名心腹亲兵，穿上宫廷侍卫服装，潜伏在宫殿侧门两边。
当董卓车队行至北掖门外时，李肃等人持长戟冲出，将董卓刺下车来。
董卓朝服内穿铠甲，所以未伤及要害。“吕布何在？！”董卓疾呼。
这时吕布不慌不忙地掏出准备好的诏书，喊道：“有诏讨贼臣！”
直到此时，董卓才发现吕布背叛了自己，大骂吕布：“庸狗敢如是邪！”
吕布则率众人上前将董卓当场斩杀。
太师府主薄田景及仆人上前抱住董卓尸体，吕布又将他们杀死，余者皆不敢动。董卓九十岁老母、弟董旻、侄董璜及宗族老弱都在郿坞，均被诛杀，查抄二三万斤黄金、八九万斤白银、珠玉锦缎奇玩杂物堆积如山，不可胜数。
袁氏门生故吏把被董卓杀害袁氏棺木改殡到这里，并把董氏尸首敛聚到旁边焚烧，以示祭奠。
董卓躯体肥胖，尸体暴于市，膏油浸地，草被血染，守尸兵士黄昏时做成柱状灯芯插入尸体肚脐点燃，明如火炬，直到天明。后来，董卓故属部曲收灰烬装入棺木，葬于郿坞。
董卓被杀，朝廷上下一片欢腾，长安百姓奔走相庆。司徒王允赢得了铲除董卓斗争的胜利，受到百姓称赞，更得朝廷嘉奖，总览朝政。
王允得胜，便有些飘飘然起来，甚至居功自傲：“董卓这样不可一世大奸贼都死于我的手下，还有什么可惧怕的呢？”
每当群臣集会，王允很少像以前那样与大家推心置腹，共同商讨权宜之计，而是正襟危坐，面无和悦之色。慢慢的，群臣也不再像以前那样推崇和拥护他了。
当朝文学家蔡邕曾是董卓旧臣，当与王允一起听到董卓被杀时，感到很突然，不禁脸色大变，不由自主地发出一声叹息。
王允勃然大怒，严厉指责：“董卓是国家罪人，诛杀少帝，残害忠臣，人神共愤，天地不容，罪行不可饶恕。汝身为重臣，世受皇恩，应该从大局考虑，从国家出发，共同声讨国贼。不想却念及一点私人恩惠，不但不倒戈相向，竟然还感到痛惜，这难道不是与董卓同一鼻孔出气吗？”
说完，便不容分辩，立即将蔡邕押至廷尉处问罪，待日处斩。正是：昔日拒卓险灭族，今天叹卓又遭殃。不知蔡邕这次能否保住性命，且看下回分解。
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