刘长却并不懂得收敛，愈发变本加厉，胡作非为，"益骄恣，不用汉法，出入称警跸，称制，自为法令，拟于天子"，并暗中招兵买马，积蓄力量。公元前174年，刘长联络闽越、匈奴意图谋反，还未起事便被朝廷发觉。文帝派人将刘长押到长安，大臣们群情激愤，都认为刘长的所作所为，罪该万死。文帝却再一次念及兄弟之情，只是废去了刘长的王位，将他流放蜀郡。
刘长被装进囚车里，"载以辎车，令县以次传"，还受到了沿途官吏百姓的围观。这让性格刚烈的刘长羞愤不已，不堪受辱，"乃不食死"，于是绝食而死。刘长死后被追封为厉王，文帝也没有为难他的四个儿子，全部都封了侯。
