太安二年（303）十月八日，太尉司马乂陪同惠帝司马衷在建春门（洛阳东城门）迎战陆机，司马颖派将军马咸协助陆机。司马乂手下的司马王瑚派数千骑兵把戟系在马的两侧冲击马咸军队，马咸军队面对这种阵势慌了手脚，一时溃不成军，马咸被杀。兵败如山倒，陆机也阻止不了，军队大败，退到七里涧，尸首阻断了河流。王瑚杀死陆机手下大将贾崇等十六人，石超逃走。

当初，宦官孟玖受到司马颖的宠信，孟玖想让他父亲担任邯郸（今河北邯郸市）县令，左长史卢志等人都不敢反对，只有右司马陆云坚持不同意，他说道：“这个县是个大县，历来都由重要人员担任县令，怎么能用一个宦官的父亲呢？”从此孟玖对陆云恨之入骨，还迁怒到陆云的哥哥陆机身上。孟玖的弟弟孟超手下有一万多士兵，他无视军纪，放纵士兵抢掠，陆机遂逮捕为首士卒。孟超得知后，带着全副武装的一百多骑兵冲到陆机的大营，抢走了犯人，还扬扬得意地在马上回头冲陆机挑衅道：“蛮子，看你还能干几天！”陆机的司马孙拯劝说陆机把孟超逮捕杀掉，陆机不听。

建春门大战时，孟超不听陆机指挥调动，率军冒进，以致全军覆没，兵败身死。按说这是孟超自作孽不可活，跟陆机没有关系，但孟玖怀疑是陆机把孟超杀了，前仇旧恨算在一处，他这次要一起报！于是他对司马颖进谗言道：“陆机勾结长沙王司马乂，怀有二心，这才使我军惨败！”牵秀对孟玖一直阿谀奉承，将军王阐、郝昌和帐下督公师藩等人又都是孟玖推荐上来的，他们勾结起来一起指证陆机，众口铄金，由不得司马颖不信了，他勃然大怒，派牵秀带兵逮捕陆机。参军事王彰劝阻道：“这只不过的因为陆机来自吴地，殿下突然把他提升到高位，引起了北方将领的不满，继而产生怨恨罢了，您不用过于理会。”可司马颖正在气头上，哪里肯听。

当天晚上，陆机做了个梦，梦见黑色的布把车给缠住了，怎么都拉扯不开。他从梦中惊醒，出了一头冷汗。天刚亮，牵秀就带人来了，陆机知道自己要大难临头，脱下军服，戴着白色便帽来见牵秀。他对牵秀说：“自从吴国灭亡以后，我兄弟二人和宗族子弟来到中原，蒙受朝廷恩赐，入朝则在皇宫行走，出京则有兵马大权。成都王把重任授予我，我推辞不掉，难道这是命中注定的吗？”他又写信辞别司马颖，言辞十分悲切。陆机长叹一声道：“故乡华亭白鹤的叫声，我还能再听到吗？”不容他再讲，牵秀就将他杀死了，年四十三岁。牵秀和陆机同为金谷二十四友，曾一起在金谷园聚会游乐，可现在动起手来也一点不心软。

陆机善书法，其章草作品《平复帖》是中国古代存世最早的名人法书真迹，也是历史上第一件流传有序的法帖墨迹，有“法帖之祖”的美誉，被评为中国九大镇国之宝之一。陆机流传下来的诗共有一百零五首，赋二十七篇。

陆机死后，司马颖又命人逮捕了他的弟弟陆云、陆耽以及手下孙拯，把他们全部投入监牢。江统、蔡克、枣高等联名上书说：“陆机因为谋略不足才导致失利，杀了他也就行了，可要说他反叛，我们都不相信，等拿到陆机谋反的确实证据再杀陆云等人不晚。”江统等人不断恳求，司马颖犹豫不决，三天不予答复。

蔡克求见司马颖，叩头叩到流血，说道：“大家都知道孟玖怨恨陆机，现在如果陆云也被杀的话，我为您感到惋惜！”随蔡克进去的有几十人，都流泪苦苦请求，司马颖听后也很伤感，准备宽恕陆云。孟玖看苗头不对，赶忙搀扶司马颖进屋，然后迅速催促手下杀掉陆云、陆耽，并屠灭陆机三族。

狱卒拷打孙拯数百下，打得他皮开肉绽，甚至露出了脚踝骨，但孙拯坚持说陆机冤枉。狱卒对孙拯劝道：“两位陆先生冤枉，谁不知道！可您不珍惜自己的身体吗？”孙拯仰天长叹：“陆机兄弟是天下奇才，我承蒙他们的知遇之恩，却无力救他们，这已经让我无地自容，哪里还能再去诋毁他们！”

孟玖等人知道拷打不能使孙拯屈服，就命令狱卒伪造了孙拯的供词。司马颖杀了陆机后时常感到后悔，等看到这份的供词后又感觉杀对了，高兴起来，对孟玖等人说道：“如果不是你等忠诚，还查不清这罪恶的勾当。”

司马颖命令灭了孙拯三族，孙拯的学生费慈和宰意两个人到狱中为孙拯喊冤，孙拯让他们快走，说：“我不能辜负二位陆先生，你们这又是为什么呢？”二人回答道：“您既然不辜负二位陆先生，我们又怎么会辜负您呢？”他们坚持为孙拯申冤，孟玖又把他们也都杀了。