戰事處於僵持狀態時，王倫卻在舊城營造了個安樂窩。王倫占據了一個利於防守的當鋪，號為“禦營”。沿途劫掠的婦女，貌美者被王倫挑出，其餘的則賞給了手下。一個廟宇被用作了王宮，每天王倫都要上朝，他紫衣長髯，佩無鞘劍，麵南而坐，臣下則頻頻磕頭。舊城中沒有來得及逃走的人被逼迫入夥，不從者則死於刀下。為了保證給養，城內的糧食被收羅一空，集中起來分配。雖然糧食短缺，但王倫的專用廚師，每日裏為他烹製可口的菜肴。王倫也派出手下到城外鄉村去搶劫糧食，並征募壯丁入夥。
此時新城也開始麵臨問題，援軍久候不至，火藥快要耗盡，食物嚴重短缺。十二日一度曾有援軍出現在臨清城下，但在王倫的軍隊發起衝鋒之後，官兵們調頭狂奔，四散而逃。乾隆恨鐵不成鋼，在嚴懲帶隊軍官的同時，也命令舒赫德待軍隊集中完畢之後再發起進攻。
在幾次攻打臨清新城未能奏效後，從十三日至十八日，王倫的軍隊暫時偃旗息鼓，同時派出遊騎四處劫掠，以獲取補給。二十日，王倫從抓獲的俘虜口中得悉，乾隆派出了一千人前來圍剿。王倫樂觀地認為，就是再來一千人也不是他的對手。
從十三日起，舒赫德一直在德州等待各地調過來的精兵，而山東巡撫徐績則再次調集了近三千士兵出發前往臨清。河南巡撫也派出了一千七百名士兵前往臨清，加上從天津、北京、保定等地抽調過來的士兵，此次作戰出動了約七千五百人。王倫充滿了自信，當清軍的援軍於二十一日出現時，他命令部下出戰。但此次的戰鬥，他所麵臨的敵手，卻是大清國訓練有素的精銳部隊。進攻無功而返，反而折損頗多。
二十三日上午，清軍大隊援軍趕至，中午時分，舒赫德統領八旗精銳至城下布陣。王倫的手下在城外無法抗擊清軍的強大攻勢，隻能退守到舊城之中。王倫在當日的戰鬥中也受傷，帶領手下倉皇退守舊城。此時舊城通往各處的出口已被完全切斷，王倫和他的追隨者們已毫無生機。舊城內的一些人開始逃跑，大元帥閻吉仁穿著大黃袍，背著一包銀錠潛出城去。但這樣的裝束太過顯眼，很快就被逮捕。
臨清舊城內街道逼仄，小巷數百處，縱橫交錯，隻能單人通行，路徑複雜，處處可通。王倫的部下躲藏在各處，並與清軍展開了激烈的戰鬥。舒赫德命令部下一邊放火焚燒，一邊分頭突進。王倫的部下知道已無生機，拚死血戰。據舒赫德奏報：“賊匪情急，到處直前迎撲，複上屋拋擲磚瓦，並執紅旗招呼黨類，各執大刀長槍抗拒。”充滿傳奇色彩的烏三娘在戰鬥中被打死，死後她的法術仍然讓清軍恐怖不已，將她砍成肉泥以破掉法術。
二十六日，王倫帶著親信弟子和一群婦女兒童，躲入原任巡撫汪灝的大宅子中。曾參加過金川戰役的禦前頭等侍衛音濟圖被派到臨清，他的任務是搜出王倫。在汪宅裏，音濟圖帶著精銳士兵仔細搜索，以找出王倫。一片混亂之中，音濟圖看到一個人長得很像王倫，就和一個手下衝過去抓住他的辮子。此人就是王倫，被抓後大聲呼救。梵偉和一些人跑了過來，將王倫搶了回去，並躲進了最後的據點塔樓。音濟圖被砍成了重傷，不久死去。
當夜王倫讓梵偉帶人突圍，自己則留下來藏在汪氏大宅的塔樓中。清軍在臨清舊城嚴密搜捕，就是地窖水溝也被仔細尋覓，至於突圍的梵偉等人，不久也一一落網。搜捕行動進行到二十九日，清軍最終將王倫躲藏的塔樓包圍。王倫在塔樓上自焚而死，死時身著紫袍，叛亂至此告終。王倫自焚而死，讓乾隆極其憤恨。乾隆必要將敢於反抗他的敵人，以最殘酷的刑罰處死。有鑒於此，乾隆特意指令在金川前線的阿桂，將金川土司索諾木逼至絕境時，要設計誘他出降，不要讓他自殺死掉。
王倫之亂後，舒赫德在山東處理善後事宜。臨清一帶，由於雙方交戰激烈，居民大多逃散，戰後回歸家園時，糧食缺乏，舒赫德讓地方官員酌量分給口糧。由於王倫一路行軍時，對民房加以焚燒，很多民眾無處可居，舒赫德也下令對貧窮者酌量撥給修理費用。對於極其窮困的難民，則分給四個月的口糧。受此戰影響，臨清附近州縣收成不足，於漕米等項，也一並緩征。此外，臨清一帶，牛馬之類多被王倫搶奪，舒赫德考慮到來年春天民眾無法耕作，請動用庫銀，到別處買牛，轉運到臨清發給農民春天耕作使用。