公元186年春
董卓在进驻洛阳过程中，迎立少帝，挟天子以令诸侯。进驻洛阳后，董卓又多次赤裸裸地表现出对权力的贪婪欲望。他废旧立新，毒杀太后，广植党羽，培养亲信，统收兵权，控制朝廷。从董卓的种种倒行逆施中，王允已经敏锐地意识到他将成为威胁东汉政权的最大隐患，必须采取必要措施遏制和除掉董卓。可是，董卓手中掌握有强大的军事力量，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，实际上却在细心计划，周密布置。董卓进入洛阳后，为了站稳脚跟和扩大势力，曾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，于是便把王允当作自己的心腹亲信，对王允不生丝毫疑心，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。
王允虽然表面上多有曲迎董卓之意，但在有些涉及原则、正义问题上，他仍坚持自己的意见。杨勋是当时朝廷的正义之土，自从董卓乱政以来，杨勋不畏强暴，一直与他进行尖锐的斗争。他曾与左将军皇甫嵩一起密谋诛杀董卓，后因皇甫嵩升迁，杨勋势力弱小，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说：“只有杨勋最合条件。”虽然明知董卓与杨勋之间矛盾很深，但是，出于正义，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。王允首先与司隶校尉黄琬、尚书郑公业等人共同商议诛杀董卓的计策。为了控制一定武装力量，王允等人极力向皇上推荐、保举羌校尉杨瓒行使左将军的权力；同时还举荐执金吾士孙瑞担任南阳太守，掌握一定的地方势力，并且命令他借讨伐袁术为名，带领兵马出道武关，实则为多路夹击董卓作准备。士孙瑞的行动引起了董卓的怀疑，他决定把士孙瑞留在都城。王允听说后，便顺从董卓的意思，擢升士孙瑞为仆射。另外又擢升杨瓒为尚书，为最后反击董卓作准备。
公元191年（初平二年），董卓封王允为温侯，食邑五千户。王允想拒绝，士孙瑞对他说：“在大事没成功之前，不能有丝毫破绽，您与董卓加官进爵，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啁！”王允一听有道理，便受命听封。
公元186年春，天下遭受严重的自然灾害，连续下了两个多月的雨。王允和士孙瑞、杨瓒等人借登台祭祀乞神降雨之机，紧急商议谋杀董卓的行动方案。士孙瑞严肃地对他们说：“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。现在我们时机已基本成熟，如果不把握天机，先发制人，恐怕以后后患无穷啊！请你们认真考虑考虑。”王允很赞同士孙瑞的意见，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，如果不采取万全之策，一旦失手，恐怕后果难以设想。王允提议，可以安插内应，里应外合，杀他个措手不及。王允获悉董卓与他的心腹吕布之间存在很深的矛盾，便秘密召见吕布。正好吕布也有反董卓之意。于是，王允便把诛杀董卓的计划全部告诉吕布，并委他作内应。起初，吕布碍于自己是董卓的义子，不便在内部亲自下手。王允对吕布说：“我有一女名曰：貂蝉，小名叫秀儿，有闭月羞花之容。久仰慕将军威名。我有意将他送给将军为妾。
吕布闻言大喜。当即下拜王允为岳父。
王允继续对吕布说到：“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，平时他待你是儿子吗？”。
一来吕布与董卓本就矛盾重重，二来吕布通过刘和的信，早就知道了王允的计谋。吕布将计就计答应了王允嫁女刺董的请求。但是没了避免出现刘和信中所说的送貂蝉给董卓，吕布直接对王允说到：“岳父大人，秀儿我甚喜之，董贼残暴不仁，人人得而诛之。就不用再施连环计将秀儿送给董卓以离间我与董贼了，这不过是画蛇添足。除董贼只需我一人便可”
王允心中大骇，想不到吕布平时只是一介莽夫，自己连环计还未实施，就被他看了出来。
这年四月，正当王允等人准备采取行动的时候，正逢天子大病初愈。朝廷百官在未央宫集合，恭祝天子龙体安康。事前，吕布派同郡骑都尉李肃等人带领十多名心腹埋伏在宫门两侧，董卓进入皇宫后，李肃率兵杀出直取董卓。董卓急呼吕布，吕布手捧圣旨，大呼：“奉旨杀贼！”董卓在绝望中被吕布所杀，并且株连三族。
董卓被杀，朝廷上下一片欢腾。董卓祸国殃民的行径，激起了天下人们的极度痛恨，铲除董卓，不仅顺应时代潮流，而且合乎天下民心。它的意义不仅仅只在于谋杀董卓一名国奸臣，而且还深刻影响着东汉末年的历史进程。司徒王允，用自己对朝廷的赤诚和一身正气赢得了铲除董卓斗争的胜利和世人的称赞。
董卓被杀后，王允“录尚书事，总朝政，遣使张种抚慰山东”。
一代枭雄，就此陨落！
