Những lục đục trong nước làm đau lòng Lysimachos những năm cuối đời. Chính hai người con trai của Amastris đã làm phản và sát hại bà. Để báo thù cho Amastris, nhà vua đã ra lệnh hành quyết bọn họ. Ngày ông trở về Arsinoe hỏi món quà của Heraclea, và ông đã đáp ứng yêu cầu của bà mặc dù ông đã hứa sẽ miễn cho thành phố. Vào năm 284 TCN, Arsinoe, do mong muốn nhà vua sẽ lập con trai mình làm Thái tử thay vì Agathocles (con trai cả của ông), nên đã lập mưu chống lại Agathocles với sự hỗ trợ của anh trai bà là Ptolemy Keraunos: hai anh em bà đã buộc tội Agathocles âm mưu với Seleukos để chiếm ngôi, và ông ta đã bị vua cha hạ lệnh nhốt vào ngục rồi bị giết hại.

Hành động dã man này của Lysimachos gây nên sự phẫn nộ lớn. Nhiều người dân trong số các thành phố của châu Á nổi dậy, và nhiều bạn bè đáng tin cậy nhất của ông từ bỏ ông. Vợ góa của Agathocles bỏ trốn tới cung đình Seleukos, ông ta ngay lập tức xâm chiếm lãnh thổ của Lysimachos ở châu Á. Năm 281 TCN, Lysimachos vượt qua eo biển Hellespont và tiến vào Lydia, và trong trận chiến quyết định tại Corupedium, ông đã tử trận. Sau vài ngày cơ thể của ông đã được tìm thấy trên vùng đất này và đã được bảo vệ khỏi các loài chim săn mồi bởi con chó trung thành của ông.[7] Thi hài Lysimachos đã được trao lại cho con trai của ông là Alexander, ông ta đã chôn cất ông tại Lysymachia.