李鴻章已經開始咳血了。知道自己的時日不多，李鴻章想盡快地結束談判，談判結束的直接標誌是聯軍撤出京城和皇室朝廷回京。可是，“議和大綱”簽字後，聯軍並沒有撤軍的跡象。各國的態度是：必須把賠款的數額定下來。此時的李鴻章已經沒有力氣與洋人爭來爭去了，他吐血已經吐到了“瀕危”的程度，在生命的最後時間裏，李鴻章已沒有精力面對面與洋人再論長短了。李鴻章躺在病榻之上，指揮着下級官員把損失降到最低點——從一開始提出的l0億兩白銀降到4.5億兩，分39年還清，年息4釐;4.5億兩，是對4.5億中國人所定的數字，“人均一兩，以示侮辱”。李鴻章接受了這個侮辱。
1901年9月7日，李鴻章代表大清國與ll國簽訂了中國近代史上著名的不平等條約《辛丑條約》。值得一提的是，在這份文件上，李鴻章將“李鴻章”三個字籤成了“肅”字的模樣，這三個字擠在一起，既虛弱無力，又辛酸悲苦。很明顯，李鴻章在此時想的是以自己在朝廷受封的身份“肅毅伯”來落下這個恥辱的款。悲慟欲絕的李鴻章在簽字回來後，再一次大口大口地吐血。醫生診斷爲：胃血管破裂。
李鴻章在病榻上上奏朝廷：“臣等伏查近數十年內，每有一次構釁，必多一次吃虧。上年事變之來尤爲倉促，創深痛劇，薄海驚心。”
無法想象就要離世的李鴻章在寫下“必多一次吃虧”這幾個字時會是什麼心情。李鴻章畢生致力的“外修和好，內圖富強”的願望，到了生命的邊緣階段，算是徹底碎如齏粉了。
1901年11月7日，李鴻章在北京賢良寺魂飛魄散。死之前，已經穿上壽衣臥於病榻上的李鴻章忽然睜大眼睛，嘴脣喃喃顫動，兩行清淚緩緩滾出。匆忙趕來的老部下周馥痛哭道：“老夫子，有何心思放不下，不忍去耶?公所經手未了事，我輩可以辦了，請放心去罷!”李鴻章“忽目張口動，欲語淚流”。周馥“以手抹其目，且抹且呼”，其目遂瞑，須臾氣絕。終年78歲。
