于是，众臣第三次上书启奏说：“刘长犯有大死之罪，陛下不忍心依法惩治，施恩赦免，废其王位。臣等请求将刘长遣往蜀郡严道县邛崃山邮亭，令其妾媵有生养子女者随行同居，由县署为他们兴建屋舍，供给粮食、柴草、蔬菜、食盐、豆豉、炊具食具和席蓐。臣等冒死罪请求，将此事布告天下。”汉文帝颁旨说：“准请供给刘长每日食肉五斤，酒二斗。命令昔日受过宠幸的妃嫔十人随往蜀郡同住。其他皆准奏。”朝廷尽杀刘长的同谋者，命淮南王启程，一路用辎车囚载，令沿途各县递解人蜀。
当时，袁盎权谏汉文帝说：“陛下一向骄宠淮南王，不为他安排严正的太傅和国相去劝导，才使他落到如此境地。再说淮南王性情刚烈，现在粗暴地摧折他，臣很担忧他会突然在途中身染风寒患病而死。陛下若落得杀弟的恶名如何是好！”汉文帝说：“我只是让他尝尝苦头罢了，就会让他回来的。”
沿途各县送押刘长的人都不敢打开囚车的封门，刘长对仆人说：“谁说你老子我是勇猛的人？我哪里还能勇猛！我因为骄纵听不到自己的过失终于陷入这种困境。人生在世，怎能忍受如此郁闷！”于是，绝食身亡。
囚车行至雍县，县令打开封门，把刘长的死讯上报汉文帝，汉文帝哭得很伤心，对袁盎说：“我不听你的劝告，终至淮南王身死。”袁盎说：“事已无可奈何，望陛下好自宽解。”汉文帝问：“怎么办好呢？”袁盎回答：“只要斩丞相、御史来向天下人谢罪就行了。”于是，皇上命令丞相、御史收捕拷问各县押送淮南王而不予开封进食者，一律弃市问斩，然后按照列侯的礼仪在雍县安葬了淮南王，并安置三十户人家守冢祭祀。
汉文帝怜悯刘长，刘长有儿子四人，年龄都是七、八岁，于是封其子刘安为阜陵侯，其子刘勃为安阳侯，其子刘赐为阳周侯，其子刘良为东城侯。
有百姓作歌歌唱淮南厉王的遭遇说：“一尺麻布，尚可缝；一斗谷子，尚可舂。兄弟二人不能相容。”汉文帝听到后，就叹息说：“尧舜放逐自己的家人，周公杀死管叔、蔡叔，天下人称赞他们贤明。为什么呢？因为他们能不因私情而损害王朝的利益。天下人难道认为我是贪图淮南王的封地吗？”于是，徙封城阳王刘喜去统领淮南王的故国，而谥封已故淮南王为厉王，并按诸侯仪制为他建造了陵园。
汉文帝迁淮南王刘喜复返城阳故地，汉文帝哀怜淮南厉王因废弃王法图谋不轨，而自惹祸患失国早死，便封立他的三个儿子：阜陵侯刘安为淮南王，安阳侯刘勃为衡山王，阳周侯刘赐为庐江王，他们都重获厉王时封地，三分共享。
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