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王国维在清华大学执教的两年中，尽管生活趋于平静，学问越发精进，但仍
“时时以津园为念”，每年春节都要去天津觐见早已逊位的“皇上”，常为“有君无臣”而忧虑。
 
1927年5月间，听说蒋介石为总司令的北伐军一路势如破竹，攻城略地打到了河南，即将北渡黄河，扫荡华北，入主京师。又听说两湖学者叶德辉、王葆心等一代名儒为北伐军或农民协会的人抓起来砍了头，王氏甚为恐惧，认为北伐成功之后，自己也不会被国民党所容，乃于惊恐中常与吴宓、陈寅恪等朋友密谋应变之策。期间有人劝其避居国外，但王大师总踌躇不定，只是经常深夜枯坐居室流泪。
 
延至6月1日，清华国学研究院第二届学生毕业，典礼过后，下午举行“师生叙别会”。梁启超、王国维、陈寅恪、赵元任四位教授各入一席，李济、梅贻琦等在座，师生畅谈别情。据当时在场的研究生柏生回忆说：“座中（王国维）先生为吾侪言蒙古杂事甚畅，其雍容淡雅之态，感人至深。”宴席将散，梁启超起立致辞，历述同学们之研究成绩，并谓：“吾院苟继续努力，必成国学重镇无疑。”
 
众皆聆听，王国维亦点头表示同意此说。宴毕，王国维与众师生作别如平时，尔后随陈寅恪至南院陈宅，二人畅谈至傍晚。是日晚，王氏在自家宅中会见谢国桢等同学，依旧是谈笑和怡。6月2日晨，王国维餐毕，八时至研究院办公，料理事务如常，并与同仁谈及下学期招生事宜。随后离奇地向事务员侯厚培借了五元钱，独自悄无声息地走出清华园，在校西门雇一辆洋车径赴三里地的颐和园，花六角钱买了一张门票，嘱车夫在原地等候，约十时左右独自向园内走去。在园内，王国维闷不作声地徘徊于长廊之间，后踱步至鱼藻轩前的昆明湖畔独立沉思，尽纸烟一支，约十一时左右，怀揣剩余的四元四角和一纸写有“五十之年，只欠一死，经此世变，义无再辱。我死后当草草棺殓，即行藁葬于清华茔地”等字样的简短遗书，纵身一跃，沉入湖底。虽有园丁“忽闻有落水声，争往援起”，但王的头颅已插入淤泥，前后不过两分钟即气绝身亡。——一代国学大师由此告别了凡尘滚滚，充满血腥、苦痛与悲伤的世界，时年51岁。
 
王国维沉湖而死的消息传出，全国学界一片哗然。清华国学研究院“四大导师”之一陈寅恪怀着极度的悲伤与哀痛，以他深厚的学术造诣与犀利的洞世眼光，挥毫写下了哀婉凄绝的挽联：
 
十七年家国久魂销，犹余剩水残山，留与累臣供一死。
 
五千卷牙签新手触，待检玄文奇字，谬承遗命倍伤神。
 
陈寅恪诗文向来以隐晦难解著称，此诗算是较为浅白的一个例外，但对个别字词的理解也曾引起学术界不休的争论。王国维在遗书中曾有“书籍可托陈、吴二先生处理”之语，陈诗中所谓“谬承遗命”当特指王氏遗书所言。显然，王国维是把陈寅恪、吴宓视作他的知已的。面对知已，陈氏于“倍伤神”中又发出了“敢将私谊哭斯人，文化神州丧一身”。