入朝后，张嶷被任命为荡寇将军。由于张嶷长期任职南中瘴疫之地，此时的张嶷已经患有严重的风湿之病，行走都需用拐杖方可。适逢卫将军姜维北伐魏国，以身许国的张嶷不顾众人劝阻执意和姜维一起出师，不幸于建兴十七年（254年），在与魏将徐质的作战中，身陷重围的张嶷在敌众我寡的情况下，奋勇杀敌，直至战死。越雟百姓知道这个悲痛的消息后，都为张嶷的战死痛哭流涕，并为他立庙四时祭祀。后主刘禅亦为之辍朝以示哀悼，封其长子张瑛为西乡侯，次子张护袭承了张嶷的爵位。
张嶷还是蜀汉政权王牌部队无当飞军继王平之后的第二任统帅，一生谨慎的诸葛亮敢把家底交给张嶷，足见诸葛亮对他的信任程度。张嶷心思缜密，观人看事细致，他见蜀相费祎为人大气，即使对敌营过来的人亦是信任不疑，为此，张嶷多次提醒费祎，但费祎不听，最终费袆在一次欢宴时因饮酒不防被魏国降将郭循刺杀。张嶷还成功地预测了东吴权臣诸葛恪的结局。凡此种种，可见《三国演义》中对张嶷的描述实在是过于简化了。
直至今时今日，仍然在汉昭烈庙可以看见这位民族英雄的神像，也算人广大越雟郡人民对于这位英雄的一种缅怀了。
