顺治二年（1645年），江阴降清，明朝知县林之骥解印去职，清知县方亨继任，循例颁布剃发令。阴历六月二十八日乡耆何茂、邢觳、周顺、邢季、杨芳、薛永、杨起、季茂、辛荣等人议请留发。方亨破口大骂。众人大怒，也骂道：“你身为中国进士，头戴纱帽，身穿圆领，来做鞑靼知县，不知道羞耻吗？”方亨羞愧不已，暂停所议。

闰六月二十一，清贝勒、大将博洛命降将刘良佐统重兵包围江阴城，二十四日，刘良佐作招降书一纸，从东城外射进。江阴军民公议后，回书拒绝。刘良佐见劝降无效，便四处捕杀城外义兵，企图断绝城内军民外援。七月初一日，开始攻城。城中严密防御，清兵箭如雨注，城上的人一手拿锅盖遮蔽，一手接箭，每天能得到箭三四百枝（一作三四十万）。

江阴形势的日益严峻，陈明遇虽忠肝义胆，却自感缺乏军事组织才能，于是想起了智勇双全的前典吏阎应元，想推荐赋闲在家的他代替自己领导守城，因遭到守备顾元泌坚决发对，而不了了之。七月五日的守城战斗中，元泌登城射敌，放出的箭每每射不到敌人就坠落在地，众人有所怀疑。其后，他又命令马矮子偷窃火药从城上投给敌人，众人便把顾元泌捉住，同往他住所搜查，果然找到一道清兵文书。于是处死了顾元泌及同犯四十人，从而断绝了清兵的内应。陈明遇原想请阎应元主持担负守城重任，如今顾元泌被诛，他旧事重提，众人一致赞同。陈明遇专门委派十六人连夜出城，到阎应元住所请他出山，应元道：“你们能从我则可。不然，不为你们主持。”众人道：“敢不惟命是听？”

九日，阎应元带领江阴城祝塘少年六百人，执械入城，途经七里庙时，在墙壁上题诗，表达了自己誓死抗争的决心。入城后，阎应元立即把全城的户口分别丁壮老幼详加调查，挑选年轻力壮的男子组成民兵，会合乡兵二十余万人分班上城，每个城垛十名，按时换班。由武举人王公略守东门，汪把总守南门，陈明遇守西门，应元自任守北门。他和陈明遇兼负昼夜巡查四门的责任。对城中过往行人严加盘诘，肃清内奸。为了解决军械粮饷供应，阎应元同绅民商议后，委任擅长理财人士负责把城内公私所藏物资分类征集，统一分配使用。在阎应元的领导下，很快就做到了人尽其才，物尽其用，各方面的工作做得井井有条。

十八日，刘良佐令十方庵的僧侣向城跪泣，陈说利害，劝江阴军民早降。城中皆愿以死报国，要他速去。当晚，僧人又来劝降，再次被众人遣走。十九日，刘良佐策马来到城下，劝应元道：“宏光已北，江南皆下。若足下转祸为福，爵位岂在良佐下，何自苦如此？”阎应元从容道：“江阴士民，三百年来食毛践土，深戴国恩，不忍望风降附。应元是大明典史，深知大义所在，绝不服事二君。将军位为侯伯，掌握重兵，进不能恢复中原，退不能保障江左，有何面目见我江东忠义士民乎？”良佐惭愧不已，又以清廷召谕相示，劝江阴士民接受招安。应元怒道：“有降将军，无降典史。”一声梆响，火箭齐发，良佐连跨三四马逸去，叹息道：“江阴人没救了！”

清朝亲王多铎闻知江阴久攻不下，极为震怒，他先派恭顺王孔有德“率所部兵协攻”，接着又派贝勒博洛和贝勒尼堪带领满洲兵携红衣大炮前往攻城。贝勒博洛平定松江后，统率所部二十万大军来到江阴城下，他认为刘良佐曾任明朝伯爵，手握重兵，却连一个江阴县城也攻不下来，无能至极，于是打了他一顿板子。他登山而望，巡视江阴城防后，对手下讲：“此城舟形也，南首北尾，若攻南北，必不破。惟攻其中，则破矣。”他命人绑缚降将黄蜚、吴之葵到城下，命令他们做书劝降，黄蜚道：“我在城中没有相识，写了劝降书又有何用？”吴之葵涕泪交横，仰头劝阎应元投降，情词悲楚，应元叱道：“大臣被缚，当速就死，何必喋喋不休！”之葵再拜泣下，蜚默默无语。

博洛见阎应元义不可动，发起总攻，分兵先抄断各镇救兵，以竹笼盛火炮，鼓吹前迎，炮手披红挂彩，限三日破城，二十日至二十七日，清兵轮番攻城不息，阎应元指挥防御，浴血奋战，终保江阴城池不失。

二十一日，博洛令数百人，把二百余座大炮全部搬到花家坝，专打东北城。铁子入城，穿透洞门十三重，树亦穿过数重，落地深数尺。当日雨势甚急，外用牛皮帐护炮装药，城头危如垒卵。城上因敌炮猛烈，见燃火，即躲到围墙后面。炮声过后，再登上城楼。清兵看到这种情况，故意放空炮，并让炮中只放狼烟，烟漫障天，咫尺莫辨。守城者只听炮声霹雳，认为清兵不能很快进入，而不知清兵已潜渡城河，从烟雾中蜂拥突上，众人来不及防御而崩溃。江阴终于被攻陷了。当清兵上城时，一队民兵对城列阵。清兵怕有埋伏，僵持半日不敢进攻。到黄昏时，城中鼎沸，民兵阵脚散乱，清兵才敢下城。

城破之时，阎应元端坐于东城敌楼之上，要了一支笔，在城门上提到：“八十日带发效忠，表太祖十七朝人物，十万人同心死义，留大明三百里江山。”题讫，带着千人上马格斗，杀死清兵无数，欲从西门突围而不得。他环顾从者道：“为我谢百姓，吾报国事毕矣！”自拔短刀，刺胸血出，投在前湖中。义民陆正先想把他从水中扯起，正赶上刘良佐遣兵来擒，良佐自称与阎应元有旧，要生擒他，于是清兵把他捞起绑住，没有杀他。良佐踞坐在明佛殿，见应元来了，跃起，两手拍应元背而哭。应元道：“有什么好哭的，事已至此，只有一死。速杀我！”博洛坐在县署，急索应元至堂上。阎应元挺立不屈，背向贝勒，骂不绝口。一卒以枪刺他的小腿，阎应元血流如注，不支倒地。博洛命人把他关到栖霞庵。当夜，寺中僧人不停听到“速杀我”的声音，天明时，终遇害。