乾隆四十六年（1781年），刘墉升任为都察院左都御史，次年三月任职南书房，不久又充任三通馆总裁。此时，御史钱沣弹劾山东巡抚国泰结党营私，刘墉奉旨偕同和珅审理山东巡抚舞弊案。刘墉至山东假扮成道人，步行私访，查明山东连续三年受灾，而国泰邀功请赏，以荒报丰。征税时对无力缴纳者一律拿办，并残杀进省为民请命的进士、举人9人。刘墉如实报奏朝廷，奉旨开仓赈济百姓，捉拿国泰回京。此时皇妃已为国泰说情，有的御史也从旁附和，和珅亦有意袒护国泰。刘墉遂以民间查访所获证据，历数国泰罪行，据理力争，终使国泰伏法。后来民间曾据此事写成通俗小说《刘公案》，对这位“包公式”的刘大人大加颂扬。
乾隆四十七年（1782年），刘墉奉调入京出任左都御史，在南书房行走。当时和珅炙手可热，刘墉也只能“委蛇其间，惟以滑稽悦容其间”，表现出其为人和为官的另一面：面对和珅专宠于乾隆，刘墉只好静默自守，滑稽模棱取容。
乾隆四十八年（1783年），刘墉升任直隶总督、吏部尚书，兼理国子监事务。乾隆五十一年（1786年），任职玉牒馆副总裁。但在此后数年里，刘墉不断犯错，官声渐不及从前，并多次受到皇帝责备。乾隆五十二年（1787年）初，刘墉因为漏泄与皇帝关于嵇璜、曹文埴的谈话内容而受到申饬，被罢免了大学士职务。八月，乾隆委托刘墉主持祭拜文庙，却因没有按规定行一揖之礼受到太常寺卿德保的参劾。乾隆五十三年（1788年）夏，刘墉兼理国子监期间发生乡试考生馈送堂官的贿赂案，被御史祝德麟弹劾，刘墉受到处分。乾隆五十四年（1789年）四月，上书房的师傅们久不到书房，刘墉做为总师傅而不予纠正，被降职为侍郎。乾隆五十八年（1793年），刘墉担任当年会试主考官，却安排失当阅卷草率，导致违制与不合格的卷子很多。
嘉庆元年（1796年），皇帝破格增补户部尚书董诰为大学士，而资历更深的刘墉却被排斥在外。皇帝向刘墉询问新选知府戴世仪可否胜任，结果刘墉说可以，实际上戴世仪十分庸劣难以胜任。
嘉庆二年（1797年）四月，刘墉被授予体仁阁大学士，但仍被皇帝指责向来不肯真心实意做事，干活懒散。并称是因为没有其他人了，所以才提拔刘墉。五月，刘墉奉旨偕同尚书庆桂到山东办案，察看黄河决口的情况，刘墉上书请求在决口处筑坝，下游疏导分流，朝廷采纳了意见。
嘉庆四年（1799年）三月，刘墉被加封为太子少保，奉旨办理文华殿大学士和珅植党营私、擅权纳贿一案。刘墉再次展现出不畏权势的一面，查明和珅及其党羽横征暴敛、搜刮民脂、贪污自肥等罪行20条，奏报朝廷。嘉庆随即处死和珅。嘉庆四年（1800年）底，刘墉上疏陈述漕政，对漕运中的漏洞体察至深，忧国忧民之情溢于言表，嘉庆皇帝看后，深以为然。嘉庆六年（1801年），刘墉充任会典馆正总裁。嘉庆七年（1802年），皇帝驾幸热河，命刘墉留京主持朝政。此时刘墉已八十有余，却轻健如故，双眸炯然，寒光慑人。
嘉庆九年十二月二十五日（1805年1月），刘墉于北京驴市胡同家中逝世，享年85岁。去世当天，他还曾到南书房值班，晚上开宴会招待客人，当晚去世。而据《啸亭杂录》记载，刘墉死时“鼻注下垂一寸有余”，暗合佛语中善于解脱之意，可说是寿终正寝、功德圆满。死后赠太子太保，谥号文清，入祀贤良祠，谕祭葬。</div>