山东红巾军主力集结济南，红巾军决定出兵齐河、禹城以抗击元军，察罕帖木儿再次施展其分进合围的战术，分兵四路：一路攻济阳、章丘；二路攻滨海各城；三路攻占泰安、益阳，而察罕帖木儿亲自率领主力攻济南，察罕帖木儿率元军渡过大清河，与红巾军战于分齐，红巾军大败，察军进逼济南城。战场形势急转直下，其它三路元军纷纷报捷。驻守齐河、禹城的红巾军投降，滨海各城亦不战而降，益都红巾军见济南危急，遣兵来援，被元军败于好石桥。元军乘胜围攻济南，并分兵取山东其它由红巾军控制的州郡。元军历经三月围攻，守将刘珪被迫献城投降。元廷再拜察罕帖木儿为中书平章政事、知河南、山东等处行枢密院事，陕西行台中丞。如果历史继续正常发展，以察罕帖木儿的雄才大略，击败江东诸贼，收复南方，恢复元朝统治，应该是极其顺理成章的事。但历史却“正常”的进行了“转折”。
元军围攻益都数月，屡攻不下，叛服无常的田丰又生异心，其与王士诚密谋后，决定乘机刺杀察罕帖木儿，再次投降红巾军。谋变事定后，田丰以视察营垒之名邀请察罕帖木儿前来。察罕帖木儿行前，诸将以为不可往，察罕帖木儿曰：“吾推心待人，安得人人而防之。”众将又提出派骁勇护卫保护察罕，为察罕帖木儿再次拒绝。就这样，察罕帖木儿先至义兵头目王信营中，于六月十四日日落后与从骑十一人来至田丰营中，遂为王士诚所刺。一代名将察罕帖木尔就此殒于益都城外。察罕死讯传到大都，“不问男女老幼，无不恸哭者”元廷诏赠推诚定远宣忠亮节功臣、开府仪同三司、上柱国、河南行省左丞相，追封忠襄王，谥献武，食邑沈丘县，令河南、山东等处立庙，长吏岁时致祭。后改赠宣忠兴运弘仁效节功臣，追封颍川王，改谥忠襄。命其子扩廓帖木儿（王保保）“银青光禄大夫、太尉、中书平章政事知枢密院事、太子詹事，仍便宜行事，总其父兵”。
察罕帖木儿是有元末著名的军事将领，在他短短十年的戎马生涯中，他以平定天下、匡复社稷为己任，将区区数百之众奋起义兵，东征西讨，南战北平，几以一师之力歼灭百万红巾军，力挽元政府于倾覆，克复了自红巾军起义后四分五裂的北中国，他也因此成为元政府再次统一中国的唯一希望，然而就在他即将消灭红巾军东路军余部的时候，却为叛将暗杀，遇难益都，仅仅六年之后，元即为明所代。