后来，晚清名士齐如山曾在他的回忆录中这样写道：“庚子事变八国联军进驻北京，朝廷宣布由李鸿章全权担任议和大使并从广州赶赴北京时，整个北京城都在盼望着李鸿章的到来。的确也是这样，当整个清国陷入了最大的灾难，京城沦陷，清国的官员们死的死、亡的亡，或者袖手讷言、各求自保、麻木不仁时，只有李鸿章，算是挺身而出，走着一条与众不同的路，那就是，以个人的屈辱和牺牲换取最大限度的时局缓和。李鸿章当然知道这样的行为本身极容易被钉在民族和国家的耻辱柱上，极容易在历史被简单化以及别有用心中充当牺牲品，但他无法躲避，也无法逃脱，只好走上前台。也可能李鸿章唯一能自我安慰的就是，这样的举动，避免了进一步的生灵涂炭，而他一辈子服侍的清国朝廷，也终于可以回到京城了。”
11月初，联军照会李鸿章和庆亲王，提出议和谈判的六项原则：惩办祸首；禁止军火输入中国；索取赔款；使馆驻扎卫兵；拆毁大沽炮台；天津至大沽间驻扎洋兵，保障大沽与北京之间的交通安全自由。听到这六项严重侮辱大清国国家主权的“原则”时，李鸿章忍无可忍，他情不自禁地说出了列强犹如“虎狼群”的话。李鸿章再一次感受到自己作为战败国臣子的虚弱了，“弱国从来无外交”，自己哪是一个来议和的外交官呢，分明只是一头羊，闯进了虎视眈眈的虎狼之群。
从京城狼狈逃至山西，又从山西辗转逃至西安的慈禧在黄尘烈风中日日盼着李鸿章的“好”消息——“望电报如饥渴”。这个精干但却不善审时度势的女人，晚年最值得庆幸的一件事就是遇上了李鸿章这样一个忠心耿耿的奴才。
虽然清国1900年夏天发生的巨祸完全可以避免，但既然发生了，李鸿章就必须尽心尽责地维持局面，并且还要消解联军的追究，维护慈禧的地位。这样的奴才真算是忠心无比，为了这个摇摇欲坠的小朝廷，李鸿章正在做着最后的努力。——“每当聚议时，一切辩驳均由李鸿章陈词；所奏朝廷折电，概出李鸿章之手。”由于事务繁杂，心理压力巨大，李鸿章终于病倒了，他在拜会英、德公使后回贤良寺的路上受了风寒，一病不起，故作拖延以“漫天要价”的联军沉不住气了，他们唯恐朝廷再也没人来收拾这个烂摊子，一个耗尽“中国财力兵力”的“议和大纲”终于出笼。
清流派出身的湖广总督张之洞联合南方的封疆大臣，力主不能在“议和大纲”上“画押”。这样的态度，是张之洞一如既往的做派。张之洞可以在任何时候都正确，但问题是，这样的正确，从来只能作为标榜，而不能解决问题。
李鸿章对“不明敌情”却“局外论事”的张之洞十分恼火，李鸿章表示，如果坚持不“画押”，谈判即刻便会破裂，结果只能是将大清国拖入无休止的战乱——联军在京城屯兵数万，有随时扩大战争的能力；敌我双方实力悬殊，根本不可能打赢战争。内外皆危之际，高谈阔论哪里能解燃眉之急呢？一切都必须当机立断。李鸿章给张之洞传话说，电报每个字四角银元实在太贵，要他不要再发“空论长电”，凡事可以摘要发出，以节省经费。
因为“议和大纲”此次没将慈禧列为祸首，洋人也让步没有让她交出权力。于是朝廷迅速地向李鸿章传达了旨意：“敬念宗庙社稷，关系至重，不得不委曲求全。”1901年1月15日，李鸿章和庆亲王代表大清国在“议和大纲”上签字。国人声讨又起：“卖国者秦桧，误国者李鸿章！”
李鸿章已经开始咳血了。知道自己的时日不多，李鸿章想尽快地结束谈判，谈判结束的直接标志是联军撤出京城和皇室朝廷回京。可是，“议和大纲”签字后，联军并没有撤军的迹象。各国的态度是：必须把赔款的数额定下来，而且要亲眼看到惩处罪魁祸首。
关于惩办问题的谈判，耗尽了李鸿章最后的气力。李鸿章几乎是上气不接下气地跟洋人论短道长，他无法接受皇亲国戚王公大臣们在菜市口被洋人斩首的局面，一直据理力争。与此同时，为了议和自保，朝廷不得不屈从列强提出的“惩办祸首”的要求，多次发布上谕惩办祸首：庄亲王载勋被赐自尽，山西巡抚毓贤被即行正法，刚毅本应斩立决，因已病故免其置议，启秀、徐承煜即行正法，载漪、载澜被发往新疆，徐桐、李秉衡因已临难自尽故免其置议，左都御史英年被赐自尽，赵舒翘也被赐自尽……各级官绅遭惩处者达100多人。这些退让都是为了保住慈禧的性命。最终联军放弃了对包括慈禧“正法”的要求。
接下来就是赔款问题的谈判了。此时的李鸿章已经没有力气与洋人争来争去了，他吐血已经吐到了“濒危”的程度，在生命的最后时间里，李鸿章已没有精力面对面与洋人再论长短了。李鸿章躺在病榻之上，指挥着下级官员把损失降到最低点——从一开始提出的10亿两白银降到4亿5000万两，分39年还清，年息4厘；4亿5000万两，是对4亿5000万中国人所定的数字，“人均一两，以示侮辱”。李鸿章接受了这个侮辱。朝廷给李鸿章的回电是：“各国偿款四百五十兆，四厘息，应准照办。”
1901年9月7日，李鸿章代表大清国与11国签订了中国近代史上著名的不平等条约《辛丑条约》。值得一提的是，在这份文件上，李鸿章将“李鸿章”三个字签成了“肃”字的模样，这三个字挤在一起，即虚弱无力，又辛酸悲苦。
很明显，李鸿章在此时想的是以自己在朝廷受封的身份“肃毅伯”来落下这个耻辱的款。他哪里愿意将自己的名字以这样的方式钉在历史的耻辱柱上呢？那样的签名纯属一种职务行为，实在是不得已而为之。悲恸欲绝的李鸿章在签字回来后，再一次大口大口地吐血——“紫黑色，有大块”，“痰咳不支，饮食不进”。医生诊断为：胃血管破裂。
李鸿章在病榻上上奏朝廷：
臣等伏查近数十年内，每有一次构衅，必多一次吃亏。上年事变之来尤为仓促，创深痛剧，薄海惊心。今议和已成，大局稍定，仍希朝廷坚持定见，外修和好，内图富强，或可渐有转机。
无法想像就要离世的李鸿章在写下“必多一次吃亏”这几个字时会是什么心情。李鸿章毕生致力的“外修和好，内图富强”的愿望，到了生命的边缘阶段，算是彻底碎如齑粉了。
临终前，李鸿章还曾经给远在上海的盛宣怀写信。李鸿章知道大限已到，但他还是有很多事情放心不下，他写信给盛宣怀，向他，并通过他，向上海的朋友们诀别。在信中，附诗一首：
四十年来百战身，几回此地息风尘，经营庶富羞言我，纽握机权耻授人。
尽一分心酬圣主，收方寸效作贤臣，诸君努力艰难日，莫误龙华会里因。
诗中附言道：“鸿章又拈句柬海上官商寅友，并谢拳拳，乞弟代为一一致谢。愿诸君努力共济时艰，鸿章虽死犹生。”
1901年11月7日，李鸿章在北京贤良寺魂飞魄散。死之前，已经穿上寿衣卧于病榻上的李鸿章忽然睁大眼睛，嘴唇喃喃颤动，两行清泪缓缓滚出。匆忙赶来的老部下周馥痛哭道：“老夫子，有何心思放不下，不忍去耶？公所经手未了事，我辈可以办了，请放心去罢！”李鸿章“忽目张口动，欲语泪流”。周馥“以手抹其目，且抹且呼”，其目遂瞑，须臾气绝。李鸿章是死不瞑目啊，作为一个败国之相，心高气傲的李鸿章哪里甘心这样的下场呢！
李鸿章终年78岁。
在生命的最后时光里，李鸿章看到了什么呢？但终于魂飞魄散地离开了这个世界。一个裂缝向外打开，世界在最后的时间内变成无数白光消失。在生命最后的岁月里，那些别样、陌生、寒冷和不可把握的东西正像阴影一样向他扑面而来，吞噬他所有的功名和时间。李鸿章脸上的所有表情都冻结了，一股陌生而熟悉的东西慢慢伸延过来，暗淡了他最后的光与影。
去世前，李鸿章还挣扎着全部气力，口述诗一首：
劳劳车马未离鞍，临事方知一死难。
三百年来伤国步，八千里外吊民残。
秋风宝剑孤臣泪，落日旌旗大将坛。
海外尘氛犹未了，请君莫作等闲看。
