曹操多次寫信給華佗催他回去，甚至請求當地縣令找到華佗，讓他回去找曹操，但華佗以妻子身體不好為由拒絕了。曹操惱羞成怒，派人到華佗的家鄉把他抓回來。
華佗被捕後受盡折磨。曹操堅持要華佗為他效力，但華佗始終堅定不移，不肯讓步。最終曹操下令處死華佗。很多人為華佗求情，認為他醫術較高，被處死很可惜，但曹操不予理會，華佗被曹操處死。
歷史上廣為流傳的說法是，華佗治好曹操的頭痛病後，曹操擔心日後會復發，便強行將華佗留在身邊，華佗寧死也不處死。但《三國演義》對華佗之死的解釋是，華佗認為要治曹操的頭痛，就要把他的頭剖開去掉頭裏的風涎，這樣才能治好。但曹操認為華佗想取他的命，於是把華佗關進監獄，後來又殺了他。
華佗是怎麽死的？至今沒有明確的答案。有人說華佗是在給曹操治頭疼，試毒的時候中毒了。
《三國誌》中記載的是華佗在給曹操治病時，過了約定的期限也不回去，導致曹操大怒，下令處死華佗。可見，華佗無論怎麽死，都和曹操有很大關系。