1915年袁世凯称帝，蔡锷在云南成立护国军，号召反袁，赴云南参加护国之役，先后任护国军第一梯团司令刘一峰部参谋和川滇护国联军总司令熊克武部参谋长。处前敌时，整饬军纪，士乐为用，军民相安，立功最多。1916年3月袁世凯被迫撤消帝制，而再称大总统，勿幕又联合民党进步人士，以19省公民名义，发表宣言，反对袁世凯再称总统。宣言中尖锐指出：“袁逆不死，大祸不止。”同年6月袁世凯病死，陕西督军陈树藩唁电，称袁为“不兆之祖，共戴之尊”,陕西民党大愤。勿幕乔装商贩，足穿麻鞋，身背卷烟，徒步回陕，转赴北京，和党人促成李根源为陕西省长。他亦应李根源的邀请，屈就关中道尹，以便共同对付陈树藩。当时勿幕对禁烟、财政、教育各项大政设施，提出多次建议，但扼于陈的掣肘，未能实施。后来陈树藩对段祺瑞拉师生关系，依附“安福系”,加入督军团，以强力夺取李根源的省长印信，勿幕亦愤而辞职，被陈软禁于西安，日以篇籍自娱，暗中仍与渭北通声气。此时驻渭北的胡景翼、曹世英、高峻、耿直、郭坚等部和民党焦子静、刘允臣等，均密谋讨陈。陈派旅长曾继贤率严锡龙团，进驻三原，拟接城防。胡景翼部补充营营长张义安、连长董振五、参谋邓宝珊等，感到形势紧迫，且有机可乘，率300余人，于1918年1月25日，在三原起义，歼灭曾继贤、严锡龙装备精良的数倍之敌。胡景翼由蒲城，曹世英由耀县驰赴三原，举起陕西靖国军旗帜，反段讨陈，连战获胜，攻至西安城郊。陈树藩屡战不利，惊惶万状，勾引刘镇华率镇嵩军入关相助。战事连年，互有胜负。9月靖国军第四路司令胡景翼受骗，被陈树藩劫持，囚于西安。10月，叶荃率滇军第八军3000余人经四川、甘肃入陕，支援靖国军。先至凤翔、陇县。又有鄂军王安澜和川军吕超各部，即将到陕。时陕西靖国军共有六路司令，以于右任为总司令，声势复振。陈树藩大惧，一面向国务总理段祺瑞求援，同时因渭北靖国军将领，多系勿幕旧部，陈商请勿幕借调解之名，赴三原统驭靖国军，以抵制滇军。井勿幕佯装不允，而陈树藩邀请愈力。11月由西安赴三原，到后即被众推为靖国军总指挥。

　　井勿幕率岳维峻、董振五、邓宝珊等部赴凤翔慰劳滇军和靖国军第一路部队，某日在第一路司令郭坚的宴席上，勿幕指责郭部纪律不佳，要求整顿。归途经扶风，为郭部刘顺天营截击，未受损失。至兴平又遇陈部投降的贾福堂营，据城抗阻，勿幕即命随行部队攻贾，数日未克。郭坚亦命驻兴平南仁堡（在兴平县城西南15里）的李栋才营策应。后郭坚发公函约勿幕等于1918年11月21日齐集南仁堡开会，商讨攻打兴平及进取西安计划。岳、董等都劝勿幕不必前往，勿幕亦同意。但他终无戒备之心，认为自己是靖国军总指挥，又和郭坚、李栋才是蒲城同乡，自己去，可以把他们说服，把部队整顿好，再勿扰害人民。行前他给四川督军熊克武写信说：“很多人都反对我前往，以为有危险。其实，只要对革命有好处，我是不怕牺牲的。”他只带护兵4人，自己坐轿车前往南仁堡，到了堡外，问门卫：“郭司令来了吗？”答：“没有。”李栋才即迎勿幕进堡。约上午10时，郭坚的差弁李新生、任申娃、张昉等数十骑自北门进堡。扬言：“郭司令来了。”勿幕出迎，不见郭，即折回。才进营部，李新生突然自背后连发两枪，勿幕倒地殒命，李栋才急割勿幕头，带赴西安。井勿幕的尸身，由随来的护兵安彦明用棉被包裹，背回泾阳。井勿幕死后，泾阳驻军团长田玉洁，向陈树藩几经交涉，索回勿幕的头颅，和由南仁堡背回勿幕的尸体，临时草葬于蒲城。陕西靖国军总司令于右任将勿幕生前事迹，上报广州大元帅府。呈文中有“名家龙虎，关中凤鸾，奔走南北者10余年，经营蜀、秦者可百余战。慨虎口之久居，已乌头之早白。淮阴入汉，旋登上将之坛；士会渡河，胥慰吾人之望。武侯之指挥未定，君叔之志俱歼。于11月21日被刺于兴平之南仁堡，莫归先轸之元，空洒平陵之泪”等语。经常委会决议，将勿幕生平事迹，宣付国民党党史委员会立传，并由国民政府明令褒扬。又由章炳麟撰《井勿幕墓志铭》。