讓其好好養傷，等曹性傷愈后，讓他統領郝萌的余部。
公元198年，當曹操軍隊圍攻下邳時，曹操寫信給呂布，為他陳述利害，呂布恐懼，打算投降。
陳宮說：“曹操遠來，勢不能停留過久，將軍如果率領步、騎兵屯駐城外，由我率領剩下的軍隊在內守城，如果曹軍進攻將軍，我就領兵攻擊他們的后背。
如果曹軍攻城，則將軍在外援救，不過一個月，曹軍糧食吃光，我們再行反擊，可以破敵。”
呂布同意，打算留陳宮與高順守城，自己率騎兵截斷曹軍的糧道，呂布的妻子對呂布說：
“陳宮與高順一向不和，將軍一出城，陳宮與高順必然不能同心協力地守城，萬一出現什么問題，將軍要在哪里立腳！
而且曹操對待陳宮猶如父母對待懷抱中的幼兒，陳宮還舍棄曹操來投靠我們，你待陳宮并未超過曹操，就把全城交給他，拋別妻兒家小，孤軍遠出，如若有變，我難道能再做你的妻子嗎？”
呂布于是打消了計劃，同年十一月曹操挖掘壕溝包圍下邳城，但很久未能攻克，兵士十分疲憊，他打算撤軍。
荀攸、郭嘉說：“呂布有勇無謀，現在連戰連敗，銳氣已衰，三軍完全要看主將的情況，主將銳氣一衰，則三軍半志全消。
陳宮雖有智謀，但機變不夠，現在應該乘呂布銳氣未復，陳宮智謀未定的時機，發動猛攻，可以消滅呂布。”
于是，曹軍開鑿溝渠，引沂水、泗水來灌城，又過了一個月，呂布更加困窘，登上城頭對曹軍士兵說：“你們不要這樣逼迫我，我要向明公自首。”
陳宮制止說：“曹操不過是個逆賊，怎么配稱明公！我們現在投降，就好像用雞蛋去敲石頭，豈能保住性命！”
到了十二月呂布軍心崩潰，部將侯成、魏續、宋憲叛變，縛其投降曹操。
曹操一度欲勸他再度出仕，但陳宮不為所動，赴刑場受刑而死，曹操下令將呂布、陳宮、高順的首級送往許都彰功，然后下葬。
之后陳宮家族一直由曹操供養，據傳陳宮受刑前，曹操舍不得殺于是就問陳宮：
“公臺，你死了你的兒子怎么辦啊？”
陳宮答：“我聽說以仁治天下的明君，是不會殺別人的兒子的。”
曹操又問：“公臺，那你死了后你的母親又怎么辦呢？”
陳宮又答：“我聽說以孝治天下的人，是不會殺別人的母親的。”
曹操只好殺了陳宮并答應，以后你的母親和孩子都視為自己的一樣，所以陳宮的家人一直由曹操供養。
陳宮并沒有當過中牟縣縣令，京劇劇目中著名劇目《捉放曹》自然也無從談起，二人逃到曹操父親曹嵩故友呂伯奢家中，最后失手殺了呂伯奢一家人，曹操說出那句傳唱千古的“寧可我負天下人，休叫天下人負我！”自然也做不得真。