正当华佗热心在民间奉献自己的精湛医术时，崛起于中原动乱中的曹操，闻而相召。原来曹操早年得了一种头风病，中年以后，日益严重。每发，心乱目眩，头痛难忍。诸医施治，疗效甚微。华佗应召前来诊视后，在曹操胸椎部的鬲俞穴进针，片刻便脑清目明，疼痛立止。曹操十分高兴。但华佗却如实相告：“您的病，乃脑部痼疾，近期难于根除，须长期攻治．逐步缓解，以求延长寿命。”曹操听后，以为华佗故弄玄虚，因而心中不悦，只是未形于色。他不仅留华佗于府中，还允许他为百姓治病。
公元208年，曹操操纵朝政，自任丞相．总揽军政大权．遂要华佗尽弃旁骛，长留府中，专做他的侍医。这对以医济世作为终身抱负的华佗来说，要他隔绝百姓，专门侍奉一个权贵，自然是不愿意的。何况，曹操早年为报父仇，讨伐徐州的陶谦．坑杀徐州百姓数万人，尸体壅塞，泅水为之不流，接着又连屠夏丘诸县，所过“鸡犬亦尽。墟邑无行人”，、
徐州是华佗后期行医和居住之地，与百姓休戚与共，内心岂不愤慨!因而决心离开曹操，便托故暂回家乡，一去不归。曹操几次发信相召，华佗均以妻病为由而不从。曹操恼羞成怒，遂以验看为名，派出专使，将华佗押解许昌，严刑拷问。面对曹操的淫威，华佗坚贞不屈，矢志不移。曹操益怒，欲杀华佗。虽有谋士一再进谏，说明华佗医术高超，世间少有，天下人命所系重，望能予以宽容．但曹操一意孤行，竞下令在狱中处决。
华佗临死。仍不忘济世救民，将已写好的《青囊经》取出，交狱吏说：“此书传世，可活苍生。”狱吏畏罪，不敢受书。华佗悲愤之余．只得将医书投人火中，一焚了之。后来，曹操的头风病几次发作．诸医束手，他仍无一丝悔意，还说，“佗能愈吾疾，然不为吾根治．想以此要挟，吾不杀他，病亦难愈。”华佗被杀的前一天晚上，狱吏把这个不幸的消息告诉了华佗，华佗悲愤地烧掉自己心爱的医学精华竹帛，并愤然在壁上题诗：
竹帛烟灰兮怒火横。儒医长恨兮斥曹营。
伤心儿女兮断头夜，不负天下兮负拙荆。
临死之前，华佗仰天大呼道：“天网恢恢疏而不漏，曹孟德必将自食其果!”
华佗被杀后不久，曹操的爱子曹冲病重，众医都束手无策。及病情危重，曹操凝视着奄奄一息的爱子，捶胸顿足地悲叹：“我悔杀华佗，令我冲儿强死……”后来，曹操头风病复发痛苦异常，乃自叹日：“我病唯华佗能医，今不可得也!”尔后，曹操每发头风病，就想起华佗，悔恨不已。
后人有诗叹云：
华佗医术比长桑，神识如窥垣一方。
惆怅人亡书亦绝。后人无复见《青囊》。
又云：
徒把金针事老瞒，千年荒冢朔风寒。
后来枉却陈琳檄，毕竟西陵泪不干。
华佗被害至今已一千七百多年了，但人民还永远怀念他。江苏徐州有华佗纪念碑；沛县有华祖庙，庙里的一副对联，抒发了作者的感情，总结了华佗的一生：
医者刳腹，实别开岐圣门庭，谁知狱吏庸才，致使遗书归一炬：
士贵洁身，岂屑侍奸雄左右，独憾史臣曲笔，反将厌事谤千秋。