11월에는연나라 왕 모용 황이 4만의 군사를 거느리고 고구려를 침범하여 왔다. 왕은 아우인 무에게 정예 병사 5만을 이끌고 북쪽을 막게 하고, 왕 자신은 약한 군사를 거느리고 남쪽 길을 방어 하였다. 

그러나 연나라 장군 모용 한이 남쪽 길로 쳐들어오고 연나라 왕이 대군을 이끌고 오니, 고구려군은 크게 패하고 환도성이 적의 손에 떨어졌다. 왕은 홀로 쫓기다가 단웅 골짜기에 숨었다. 왕의 어머니와 왕비가 사로잡혔다. 그러나 북쪽에서는 고구려군이 적을 거의 다 죽였다. 

이에 연왕 모용황은 더 이상 추격하지 않고 사람을 시켜 고구려 왕을 불렀다. 왕은 나가지 않았다. 그러자 모용황은 미천왕의 능을 파서 시체를 꺼내고, 수많은 보물을 탈취하였다. 그리고 궁실을 불태우고, 환도성을 파괴해 버린뒤 남녀 5만여 명의 포로를 데리고 돌아갔다. 

13년(서기 343년) 2월, 왕은 아우를 연나라에 보내어 신하의 예를 하고, 진기한 물건을 바쳤다. 그래서 모용황은 고구려의 사신은 돌려보냈으나, 황태후는 계속 볼모로 잡아둔 채 보내지 않았다. 7월 평양 동쪽 황성(黃城)으로 이주하였다. 
 
15년(서기 345년) 10월 연왕이 모용각(慕容恪)으로 하여금 침략하게 하여 남소(南蘇)를 빼앗았다. 
 
25년(서기 355년) 왕자 구부(丘夫)를 왕태자로 삼았다. 12월 태자를 볼모로 연(燕)에 보내고 왕모(王母)를 귀국시켰다. 
 
39년(서기 369년) 9월 군사 2만으로 백제를 정벌하려 하였으나 치양(雉壤)에서 싸워 패하였다. 
 
41년(서기 371년) 10월, 백제 왕(근초고왕)이 군사 3만을 이끌고 평양성 (平壤城)을 공격하였다. 왕이 군사들과 함께 이름 막다가 23일 화살에 맞아 세상을 떠났다. 고국원(故國原)에 장사하고, 시호를 고국원왕이라 하였다.