李彦仙断然拒绝，并斩杀来使。

    后来娄室又派人到城下，称“只要投降，立即授予之前许下的官秩”，李彦仙告诉使者：“吾宁为宋鬼，安用汝富贵为”，之后命令手下以强弩射死来人。

    此后李彦仙命令在陕州城墙上设钩索，每日钩取金人，舂斮于城墙上。

    因围城已久，守城士兵伤亡人数不断增加，而金兵的攻势也越发猛烈。

    建炎四年正月十四日，金兵破城而入，在激烈的巷战中，李彦仙左臂被砍而未断，全身中矢如同刺猬。

    陕州居民全无二心，即便是妇女也登上屋顶用瓦砸金人，并为他哭泣不已。

    娄室惜才，命部下必须生擒李彦仙，得者可获万金。

    李彦仙为免被敌人俘虏，换上便衣准备渡河逃脱，称：“我不甘以身受敌人之刃。”

    由于陕州军民反抗激烈，娄室怒而屠城，李彦仙听闻后不禁大为悲痛，说：“金人之所以屠城，全是因为我长期坚守不降之故，我有何面目苟且偷生呢？”

    然后投河而死，年仅三十六。

    其全家也被金兵屠戮，只有其弟李夔、其子李毅幸免于难。其裨将邵云、吕圆登、宋炎、贾何、阎平、赵成等也都战死于此役。

    绍兴二年（1132年），张浚承制赠彦仙彰武军节度使，在商州建“忠烈祠”以为纪念，官其子，给宅一区，田五顷。

    绍兴九年，宣抚使周聿请求在陕州立“义烈祠”作为纪念。

    后来因为商、陕被割让给金国，其子李毅向朝廷奏言其父功绩，于是宋孝宗乾道八年（1172年），朝廷在阆州再立“忠烈祠” ，并赐谥号“忠威”。