傅宗龙为人朴直、忠厚，刚觐见就讲百姓困穷，国家财力虚竭，崇祯帝相当肯定这一点，只是傅宗龙说个不停，崇祯帝听腻了，于是不高兴地说：“你是来整顿军事的！”傅宗龙退出以后，崇祯帝对杨嗣昌说：“怎么回事？傅宗龙过去治理贵州很有一套，现在却只讲这些琐屑的事务，都是他人唾余的事，这是怎么回事？”从此，傅宗龙有所奏请，大都被驳回了。
熊文灿罢官以后，傅宗龙就上书讲：“过去贼兵东窜西逃，所以杨嗣昌提出划地剿灭的办法。现在流窜不停的贼兵都停在了各自的地盘上，请让我过去在短期内办成解救危急的功效吧！让总理只管辖湖北、河南，陕西总督兼管四川，凤阳总督兼管安庆，各自统率所属部队稳住本镇，我预期十二个月内取得成功。”进而推荐说湖广巡抚方孔炤可以接替熊文灿，崇祯帝不予采用，用杨嗣昌去担任督师。
杨嗣昌外出担任督师以后，递上奏章请拨军粮，兵部不能完全供给他，杨嗣昌就弹劾尚书不称职。傅宗龙也弹劾杨嗣昌，说他白白耗费国家的财力，不能报效国家，还要盛气凌人，欺负朝臣。正好这时蓟辽总督洪承畴请任命刘肇基为团练总兵官，宦官高起潜又揭发刘肇基为人懦弱、胆小，傅宗龙没有立即答复他们，崇祯帝就发火了，批评他抗旨，要他回禀真相。傅宗龙的奏章交上后，又被看作是把封疆大事视同儿戏，就因此被投入监狱。法司判为充军边疆，崇祯帝不同意，想把他处死。
杨嗣昌死了，新任兵部尚书陈新甲推荐傅宗龙的才干，崇祯帝一时没有答话，过了很长时间才说：“他倒是朴实、忠厚。朕以对他的愧疚之心来任用他，他应该不计前嫌，为朕尽死力才是。”于是，把傅宗龙释放出来，让他以兵部右侍郎兼右佥都御史的职衔去接替丁启睿，总督三边军务。
那个时候，李自成有兵马五十万，刚刚打下了河南洛阳，又进犯开封。罗汝才又从南阳开赴邓州、淅州，与他会师，崇祯帝命令傅宗龙专门对付李自成。傅宗龙打算集结关中的全部军队、粮饷出关开战，但是所属的府县发生旱、蝗灾害，已经无法应征了。
傅宗龙带领四川、陕西的两万部队开出潼关，驻扎在新蔡，与保定总督杨文岳的部队会合。然后，由贺人龙、李国奇率领陕西部队，虎大威带领保定部队，一起架起浮桥，东渡汝宁，联合起来开赴项城。两支部队都渡了过去，奔向龙口，李自成、罗汝才也在上游架起浮桥，打算奔赴汝宁，侦察到两个总督的部队开来，就把精锐兵力都埋伏到树林中，佯装统领各路起义军从浮桥上过河西去。贺人龙让后边的骑兵侦探敌情，骑兵回来禀报说：“贼兵要向汝宁去了，架起浮桥就要渡过河走了。”傅宗龙、杨文岳夜间召集诸将，决定明早开战。
两支官军一起进兵，半路上一个骑兵跑回来说：“贼兵全渡过河了。”又往前走，一个骑兵跑回来报告：“贼兵渡过一大半，三分渡过两分了。”傅宗龙、杨文岳说：“往前追。”又走了三十里，来到孟家庄，时间已是正午。贺人龙、虎大威说：“马累了，明天再战，停止前进扎营休息吧。”各个部分都下马解甲，把武器靠到一边去了，大家四出到村子里寻找马草。起义军暗中发觉后，猛然间从林子里杀了出来，伏兵都冲上来跟官兵搏斗。人龙有一千骑兵却不参战，李国奇让自己的部下迎击起义军，没能得胜，结果陕西部队、保定部队都败下阵来，人龙、大威逃往沈丘，国奇也跟着跑，三总兵的部队全败逃了。
傅宗龙、杨文岳联合起来驻扎在火烧店，起义军用步兵过来攻打他们的营寨，官军点燃大炮，炸死了一百多起义军。天黑下来，起义军引退了，傅宗龙的部队在西北向，杨文岳的部队在东南向，凭借战壕死守。保定部队当晚逃走了，保定总督的副将挟持着杨文岳的坐骑飞驰而去，当夜跑到了项城。傅宗龙又派出士兵到东南向扎下营，各将领分守壁堡，跟起义军的战垒相持。
傅宗龙传令贺人龙、李国奇回兵来援救，这两个总兵不加响应，傅宗龙说：“他们避死，想必不来了，我难道也避死吗！”对他的部下讲：“宗龙老了，今天陷在起义军包围中，我要和大家一道决一死战，不能像他人一样卷甲逃走。”又召裨校李本实过去挨着杨文岳守过的壁堡开挖战壕，堆起战垒用来拒击起义军，起义军也挖了两重战壕来包围他们。
陕西部队的粮食吃完了，傅宗龙杀了骡、马给他们吃。第二天，营中的骡马也没了，就分食阵亡义军的尸体。营中的火药、铅子、箭都放完了，傅宗龙清点士卒，除受伤、死亡的士兵以外，还有六千兵。半夜时分，傅宗龙率领这些部队偷袭起义军营，杀死起义军一千多人，突围而出。官军出来后散乱了，傅宗龙步行率领他们边战边走。他们走到离项城只有八里的地方，起义军追上来，活捉了傅宗龙，然后到城门前喊道：“我们是三边总督的护卫官兵，请打开城门让总督进去！”傅宗龙大声喊道：“我是三边总督，不幸落在贼兵手里，左右都是贼呀！”起义军向傅宗龙唾口水，傅宗龙骂他们说：“我是朝廷大臣，要杀就杀，怎肯替贼赚城门来苟活！”起义军抽出刀向傅宗龙砍来，傅宗龙被砍下头颅，倒下了，起义军又割下他的耳朵、鼻子，傅宗龙就这样死在了城门之下。
崇祯帝闻傅宗龙死讯后，复其兵部尚书职，赠太子少保，谥忠壮，荫封子孙为世袭锦衣百户，并对他予以公祭、公葬。