市死罪。雷被的状告正好触动汉武帝的敏感神经，他下令对刘安进行调查。
刘安得知雷被告状后十分惶恐，担心调查牵连谋反计划。他与太子刘迁及门客商议对策，一方面试图掩盖谋反证据，另一方面准备必要时起兵反抗。然而，计划尚未实施，又接连遭遇两次沉重打击。
刘安的孙子刘建，因父亲刘不害是庶出而不受宠爱，心中一直愤愤不平。他见爷爷和叔叔们忙于谋反，认为这是扳倒太子刘迁、让父亲成为继承人的好机会。于是，刘建暗中收集刘安父子谋反的证据，前往长安告发。与此同时，门客伍被在多次劝阻刘安谋反无果后，对其感到失望绝望。他深知谋反是大逆不道之举，一旦失败必将连累无数人。为避免灾难，伍被最终决定反戈一击，将刘安谋反之事密报朝廷。
雷被告状在前，伍被、刘建告发在后，汉武帝再也无法容忍。他立即派酷吏张汤前往淮南国，全面调查谋反一事。
张汤到任后迅速展开工作，很快掌握大量证据。面对铁证如山，刘安自知罪无可赦，心中充满绝望与悔恨。他曾幻想登基称帝，如今却落得身败名裂的下场。
公元前122年（汉元狩元年），汉武帝以刘安“阴结宾客，拊循百姓，为叛逆事”等罪名派兵进入淮南后，刘安看着家中搜出的谋反器械及伪造的玉玺金印，最终被迫自杀。与之串通的衡山王刘赐闻讯后，也选择自杀。
刘安死后，朝廷严厉追究此事，受牵连被杀者达数千人。汉武帝下诏废除淮南国，将其故地改为九江郡收归中央，淮南王宗族彻底覆亡。曾经辉煌的淮南国，在刘安谋反失败后，永远消失在历史长河中，只留下一段令人唏嘘的往事。
元狩元年（前122年），汉武帝平息了淮南王刘安、衡山王刘赐的未遂叛乱，巩固了中央对诸侯王的控制。对于地方诸侯势力，刘彻本就以推恩令进一步缩小其权限与土地，更在元鼎五年（前112年），因列侯不肯助兵攻南越，刘彻以献给朝廷的酎金成色不足为由，褫夺了106名列侯的爵位，从而敲打了消极应付中央的诸侯势力。