수양대군이 조카 단종으로부터 왕위를 빼앗기 위해 일으킨 계유정난(癸酉靖亂)으로 김종서 등이 살해되자, 박심문 선생은 이에 분개하여 벼슬을 그만두고 임진강 나루터로 집을 옮겨 살며 성삼문, 하위지, 이개 등과 함께 단종 복위를 모의하였다. 세조 2년에 명나라 수도 연경(지금의 베이징)으로 가는 사신을 수행하는 질정관(質正官)으로 임명받았다. 몇 번이나 사양하였으나 피할 수 없어 떠나게 되었지만, 단종 복위 운동에 함께 합류하지 못함을 안타까워했다. 명나라 사신 업무를 마치고 돌아오는 중 압록강을 건너 의주에서 사육신 등이 처형당했다는 소식을 듣고 비분강개하며 “내가 육신(사육신)과 더불어 죽기를 맹약한 일이 있었다. 이제 모두 죽었는데 어찌 혼자만 살 수 있으며 산다 한들 장차 무슨 면목으로 지하에 가서 선대왕을 뵐 수 있겠는가? 오늘 내 뜻은 이미 정해졌다. 사육신을 따르기로 했으니 비문(碑文)에는 반드시 전 임금 때의 벼슬만을 적게 하라. 그러니 내 벼슬은 예조정랑(禮曹正郞)이니라”라는 유서를 남기고 음독 자결하였다.