更始元年（公元23年）九月，汉军攻破长安，如潮水般涌入宣平门。新莽将军王邑等退守皇宫，带领各自人马在嘹望楼边迎战。整整一天，无数官府衙门、豪门宅邸在熊熊大火中化为灰烬。
　　次日黎明，有人纵火焚烧未央宫西北边的作室门，顿时浓烟滚滚、火光冲天。他们又用大斧劈开敬法殿的小门，率众冲进宫内，大喊：“反虏王莽，何不出降！”大火逐渐蔓延到皇宫各处，逼近后宫掖庭的承明殿，王莽的女儿即平帝皇后闻讯，投火而死。
　　当时皇宫内外烈焰冲天，王莽为避火而躲进宣室前殿。说来也怪，他跑到哪里，火就跟到哪里。危急时刻，他还不忘穿上那身红黑色的全套戎装，手里拿着据说是从虞帝时代传下的匕首，怀抱护身符“威斗”。
　　王莽来到宣室前殿，命天文郎布置七星图，随从六人按星位坐在前面，自己则坐在北斗的斗柄位置，对随从们说：“我受命于天，汉军又能拿我怎样呢？”
　　凌晨，汉军逐渐逼近，群臣忙扶着王莽仓皇出逃，从前殿躲到渐台——朝中负责时间历法的天文台，建在一个大水池中，王莽觉得这里比较安全。这时，他还死死抱着“威斗”，或许在想：凭水阻挡，兴许能再坚持一会儿，“威斗”定会保佑自己！
　　不久，王邑带着几个仅存的将领赶来。他昨晚惨败，为了活命，率部飞驰入宫，退守渐台。他刚一进宫就看见儿子王睦准备换衣服逃走，于是上前将儿子痛斥一顿，严令他与自己一起保护王莽。
　　汉军发觉王莽似乎在渐台，于是将其重重包围，王莽命王邑等发弩箭向下射击。箭射完了，汉军涌上渐台，双方展开短兵相接的格斗，王邑等战死。眼见大势已去，王莽带着几个仅存的追随者躲到渐台内室。
　　很快，汉军进入内室捉住王莽，大家都想立功，于是有人抢先杀掉王莽，接着有人砍下他的脑袋，然后七手八脚地瓜分他的尸体，为此争相砍杀的就有数十人。最后，王莽的头颅被献给将军王宪。
　　之后，将军赵萌等赶到，因嫉妒王宪打破长安的功劳，便找借口将他杀死，随后将王莽的头颅送到宛城，呈给更始帝。此时更始帝正与宠姬韩夫人闲聊，闻讯惊喜不已，叹道：“如果此人不那么昏聩，或许会成为另一个霍光啊，真可惜！”韩夫人笑道：“若非他这般胡闹，陛下岂有出头之日！”更始帝大悦，命人将王莽的头颅悬竿示众。
　　在高竿上悬了数十日后，王莽的头颅风干了，皮肉尽脱，只剩骨头，最终被更始帝当作战利品带进洛阳。
　　更始二年，更始帝迁都长安，王莽的头颅也與其他战利品一起被带到长安。第二年，更始帝被杀，王莽的头颅落入赤眉军首领樊祟之手。
　　建武三年（公元27年）正月，赤眉军粮尽，在关中无法立足，樊崇被迫挟持傀儡天子，带着盗取的财宝仓皇东归，结果陷入刘秀早就布好的天罗地网，只好向刘秀乞降。《后汉书》等史书中载，他们投降时，奉上的宝物除了刘邦的斩蛇剑，还有王莽的头颅。
　　从此，王莽的头颅被收入东汉皇宫，与斩蛇剑、孔子屐一起被列为镇宫之宝。此后它又历经东汉、三国、西晋，直到在公元295年的一场大火中化为乌有。