柴奇即遣开章往见刘长，请其遣使往闽越及匈奴乞兵来助。
开章既见刘长，刘长赐以居屋，并为之娶妻，给以二千石俸禄。开章遣人回报柴奇，却被官吏发觉，遂遣长安尉前往淮南捕拿开章。刘长急忙杀死开章，埋葬后却对长安尉说道：“开章不知去向。”有司奏明文帝，文帝遣使往召刘长，刘长只得随同使者到京。
刘长既至长安，文帝命丞相张苍、御史大夫冯敬与宗正廷尉等会同审理。张苍等审得刘长谋反是实，罪应弃市。文帝见奏心中不忍，下诏废去淮南王，赦其死罪。群臣请将刘长解往蜀郡安置，文帝批令每日加刘长肉五斤，酒二斗，并选其得宠美人、才人等十人相随同往，由地方官为之起盖住屋。刘长被装入槛车解送赴蜀，其他共同谋反之人全部诛死。
谁知刘长身坐槛车徙锢蜀中，途中顾语左右道：“何人说我好勇不肯奉法？我因平时骄纵致有今日。今悔已无及恨亦无益，不如就此自了吧。”左右听着怕他寻死，格外加防。刘长愤不欲生水米不沾，竟至活活饿死。左右没有发觉，所过州县官吏按驿传送，见槛车贴有封条也无人揭开一看，直至雍县地方县令才开封验视，却见刘长早已饿死了。赵姬负气自尽，刘长也是如此，毕竟有些遗传。
雍县县令当即飞使上报，文帝闻信后恸哭失声，命令将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。
当时民间为准南王作歌道：一尺布，尚可缝；一斗粟，尚可舂，兄弟二人不相容。
文帝闻歌叹道：“昔周公诛管、蔡称为圣人，因其不以私害公也。今人民作此歌词，是不是说我贪得淮南土地呢？”文帝遂将淮南分为三国，立刘长三子为王。刘安为淮南王，刘勃为衡山王，刘赐为庐江王，追谥刘长为淮南厉王。
贾谊听说文帝封刘长三子为王