当时元帝向四方征兵求援，都没前来。西魏军队从四面八方一齐攻城。有内应打开西门迎接魏军进城，元帝和太子、王褒、谢答仁、朱买臣等退却到金城（城中之城）自保，派汝南王萧大封，晋熙王萧大圆为人质，到于谨（西魏雍州刺史）军中去求和。
当魏军刚到的时候，众人认为王僧辩的儿子侍中王頠可以当都督。但元帝不用他，还夺了他率领的士兵，让他和身边卫士10个人到宫殿中守卫。后来，才任命他为都督城中诸军事。但为时已晚，天黑时全城都陷落了，守兵纷纷逃散。
元帝躲进东竹殿，命令舍人高善宝将自己收藏的古今图书14万卷全部烧毁。他正准备跳到火里去自杀，宫中左右侍从一起阻止了他。元帝又用宝剑砍柱子，宝剑折断，他长叹说：“书烧了，剑折了，文武之道，今天晚上全完了。”于是让御史中丞王孝祀写投降文告。
于谨（西魏大将）接到投降书，提出让太子萧方矩来当人质，元帝派王褒去送太子。过一阵子，黄门郎裴政冲开门出去了。元帝也丢掉羽仪饰物、骑着白马，穿着素衣逃出东门，抽出宝剑砍着门扇说：“我萧世诚(萧绎字世诚)到了这个地步了吗！”西魏将士跳过沟堑一下子拉住了他乘的白马的辔头，拉到白马寺北边，把他所骑的骏马夺了下来，换了一匹老弱的马给他，派一个高个子的壮健胡人用手扼着他的背押着走，遇到于谨，胡人牵着元帝，让他跪拜。梁王萧詧派铁甲骑兵前后拥着元帝入了军营，关在黑帐幕里头，萧詧狠狠地质问羞辱了元帝一通。于谨命令开府仪同三司长孙俭进据金城。元帝骗长孙俭，说：“城里埋着1000斤黄金，我想送给你。”长孙俭就把元帝带进金城。元帝乘便向长孙俭述说他被萧詧侮辱的事情，他对长孙俭说：“刚才骗了你了，目的是找个机会向你诉苦，哪里有天子自己埋藏金子的事！”于是长孙俭就把元帝留在主衣库里。
元帝生性残忍，而且鉴于梁武帝为政过于宽厚放纵的弊病，所以自己为政崇尚严酷。到西魏军队围城时，监狱里关的死罪囚犯还有几千人。有人曾建议释放出来充当士卒，元帝不允许，命令都用木棍打死（看来元帝也是够残忍的，到头来自己也当了俘虏被杀），还没有来得及执行城已被攻破。
十一月十九日，元帝被西魏人处死，在位3年，终年47岁。梁王萧詧派尚书傅准去监刑，用装土的袋子把他压死。萧詧让人用粗布把尸体缠裹起来，以蒲草织的席子进行收殓，用白茅草牢牢捆住，埋葬在津阳门外（6年后，由陈文帝从江陵迁葬建康即南京）。
承圣三年（554年）十二月，西魏立梁王萧詧（字理孙，555—562年在位）为“梁朝”的天子，给了他荆州管界内缘江一块狭长的土地，宽不超过300里，他原来拥有的雍州的土地被夺走了。萧詧住在江陵的东城，西魏在江陵设置城防主将，带兵住在西城，名义上叫做助防，对外表示这是帮助萧詧备战御敌，其实完全是为了防备萧詧势力的发展。
元帝喜好玄谈，在龙光殿开设讲座，讲论《老子》。百官都穿着军装听讲。他还特别喜好读书，常常让身边人为他读书，昼夜不停地读，虽然睡着了，手里还拿着书卷。如果读错了或有意漏读欺骗他，他就惊醒过来。他写起文章来，提笔马上就能成篇，平时常说：“我比起文士来更善为文，比起武夫来却有些惭愧。”评论他的人认为他这话说得很恰当。
史书记载，世祖萧绎从小就很聪明俊朗，天才英发，5岁时高祖梁武帝问：“汝读何书？”对曰：“能诵《曲礼》。”高祖梁武帝曰：“汝试言之。”即诵上篇，左右莫不惊叹。因此甚得梁武帝的喜欢，被视为掌上明珠。有一次，他患眼病，梁武帝亲自为他调药医治，不想瞎了一只眼睛（这就是“生眇一目”的由来），所以更加溺爱。
既长好学，博综群书，下笔成章，出言为论，才辩敏速，冠绝一时。高祖曾问曰：“孙策昔在江东，于时年几？”答曰：“十七。”高祖梁武帝曰：“正是汝年。”
萧绎所著颇丰，有《孝德传》30卷，《忠臣传》30卷，《丹阳尹传》十卷。《注汉书》100一十五卷，《周易讲疏》十卷，《内典博要》100卷，《连山》30卷，《洞林》3卷，《玉韬》10卷，《补阙子》10卷，《老子讲疏》4卷，《全德志》、《怀旧志》、《荆南志》、《江州记》、《贡职图》、《古今同姓名录》一卷，《筮经》12卷，《式赞》3卷，文集50卷。
萧绎能书善画，是中国历史上最早的皇帝画家之一。据有关资料：（萧绎）善绘佛面、鹿鹤及景物写生，以及善画外国人物形象。尝画《圣僧像》，萧衍为之题识，又画《宣尼像》，并自书赞，时人谓之“三绝”。出任荆州刺史时绘《蕃客入朝图》，描绘南朝梁代外国使者25人朝贡的形象。现已残损，仅存12人，皆左向侧身，身后楷书榜题，疏注国名及其山川、风俗、历史及历代交往情况、纳贡物品等。列国使者自右至左为：滑国、波斯、百济、龟兹、倭国、狼牙修、邓至、周古柯、呵跋檀、胡密丹、白题和末国等，现藏中国历史博物馆。
梁元帝萧绎擅长作文，军政诏书，挥笔而就。还写了不少宫体诗，颇多描写女性的体香轻汗、翠眉怨黛、纤腰玉手以及轻帏罗帐、绣被锦衾等，并提倡“立身须谨慎，为文须放荡”的文字风格。生平著述甚富，凡20种，400余卷。曾自我评价说：“我韬于文士，愧于武夫。”
江陵被围城时放火焚烧图书14万卷，自称“文武之道，今夜尽矣！”被视为中国的文化浩劫之一（犯下了焚书的大罪）。今仅存《金楼子》、《荡妇秋思赋》、《采莲赋》等作品。可见这位皇帝是极有情趣的，据有关研究介绍，《金楼子》通常采用札记、随感的手法，一般前引名言，后加观点；或借题发挥以阐发自己的思想；或记述史实以劝诫子女；或追叙往事，聊以自慰；或转志奇事，欲广闻见；或记东交游，以叙友情，等等。总之，与《吕氏春秋》、《淮南子》等离家著作相比，《金楼子》的最大特点是，它基本上是由萧绎一人撰写而成。萧绎从青年时代起就亲自动手搜集材料逐年撰写《金楼子》。也正是因为这个原因，《金楼子》一书对研究生活在南北文化和中外文化大交流、南北民族大融合前夕的萧绎的思想、生平，著述和齐梁社会历史都是不可多得的直接材料之一。
萧绎的《采莲赋》描述了江南少男少女采莲的情景，他们荡着小船，唱着艳歌去采莲：紫茎兮文波，红莲兮芰荷。绿房兮翠盖，素实兮黄螺。于时妖童媛女，荡舟心许，鹢首徐回，兼传羽杯。棹将移而藻挂，船欲动而萍开。尔其纤腰束素，迁延顾步。夏始春余，叶女敕花初。恐沾裳而浅笑，畏倾船而敛裾，故以水溅兰桡，芦侵罗缣。菊泽未反，梧台迥见，荇湿沾衫，菱长绕钏。泛柏舟而容与，歌采莲于江渚。歌曰：“碧玉小家女，来嫁汝南王。莲花乱脸色，荷叶杂衣香。因持荐君子，愿袭芙蓉裳。”
大意是：穿着艳丽的少男和少女，摇动小船相互观看赞赏；船头慢慢地转动，同时又传递酒杯祝贺；船桨刚刚移动就挂上了水藻，船身即将摇动就冲开了浮萍。靠近着那苗条修美的少女，退却着回头观看；在春末夏初时，荷叶女敕绿，荷花刚刚开放，担心沾湿了衣裳而淡淡微笑，害怕船身倾斜而收整着衣裾。
梁元帝的燕歌行曰：燕赵佳人本自多，辽东少妇学春歌，黄龙戍北花如锦，玄兔城前月似蛾，如何此时别夫婿，金羁翠毦往交河，还闻入汉去燕营，怨妾愁心百恨生，漫漫悠悠天未晓，遥遥夜夜听寒更，自从异县同心别，偏恨同时成异节，横波满脸万行啼，翠眉暂敛千重结，并海连天合不开，那堪春日上春台，唯见远舟如落叶，复看遥舸似行杯，沙汀夜鹤啸羁雌，妾心无趣坐伤离，翻嗟汉使音尘断，空伤贱妾燕南垂。春夜看妓诗曰：蛾眉渐成光，燕姬戏小堂，胡舞开春閤，铃盘出步廊，起龙调节奏，却凤点笙篁，树交临舞席，荷生夹妓行，竹密无分影，花疏有异香，举杯聊转笑，叹兹乐未央。
虽然梁元帝萧绎没有建都南京，但是丝毫不影响南京在南朝萧梁时代的中心地位。
据说，梁元帝萧绎的陵墓，自江陵迁葬于今南京市南郊江宁镇方旗庙的南朝陵墓神道石刻处。据2007年5月9日，南京晨报（石辟邪守护的是“萧太后”吗）报道：昨日，南京市博物馆考古队在江宁镇方旗庙的两只石辟邪附近进行考古勘探，经过初步判断，在石辟邪附近的山岗上，有一座南朝皇家陵墓。石辟邪的主人是否是皇帝，这位帝王的身份又是何人？此次考古发掘有望揭开这位墓主的神秘身份。
两只石辟邪东西对立，相距8米左右。它们都张口垂舌，有翼无角，作迈步前行状，但是石表风化都非常严重，其中有不少石皮已经剥落下来，西侧的石辟邪保存完整，而东侧的辟邪躯体后半部已经被劈掉，只留下前半部分身躯，显得特别奇怪。
据考古人员介绍说，西边的石辟邪长2.57米、高2.04米，很有可能是雌兽。而东边的石辟邪残长1.50米、高2.28米，可能是雄兽。早在1988年，这两只石辟邪就与南京、丹阳、句容三地其他南朝陵墓神道石刻一起被列为全国重点文物保护单位。
南京市博物馆专家发现，这两只石辟邪背后的主人极有可能是南朝梁元帝萧绎。而且，在这座墓葬周围，还有萧绎的生母文宣阮太后（名令嬴）陵墓，也就是历史上有名的“萧太后”墓。
《列传》选录：
世祖徐妃，徐昭佩，东海郯（今山东郯城）人。祖孝嗣，太尉、枝江文忠公。父绲，侍中、信武将军。天监十六年（515年）十二月，拜湘东王妃。生世子方等、益昌公主含贞。太清三年五月，被谴死，葬江陵瓦官寺。