對李唐宗室忠心耿耿，卻被武則天抄家滅族
弘道元年(公元683年)唐中宗李顯登基，登基之後由於李顯昏庸無能，朝政皆有武后把持。李顯打算重用韋後父親，試圖組建自己的勢力，於是在不到2個月的時間之中，將還是普州參軍的韋玄貞提拔為豫州刺史，並且還想直接升其為侍中(位列宰相)。
身為顧命大臣的裴炎卻極力反對，李顯大怒說：「我就是將天下給了韋玄貞也無不可，更何況區區一個侍中。」裴炎無奈只能聯合武則天直接廢黜唐中宗李顯，改立豫王李旦為皇帝，武后正式臨朝稱制。
而在這個廢黜李顯的過程之中，卻是由裴炎制定計策，而武則天登頂大唐權力之巔，實際上也算是裴炎間接促成，所以，廢黜李顯之後，裴炎就被封為永清縣男。按道理講，此時的裴炎應該一心向著武后才是，可實際上裴炎卻是處處在與武后作對。
李顯被廢為廬陵王之後，武后獨攬大權，而這個時候，武則天的侄子武承嗣請求立武氏七廟，並且追封武氏先祖為王。裴炎隨後進諫：「太后母儀天下，不應該偏私自己的親屬，難道太后忘記呂氏敗亡的教訓了嗎?」武后說：「呂后是封生者為王，而我卻是在追封死者，兩種情況不一樣。」裴炎認為應該防微杜漸，所以再次勸諫。
實際上裴炎不可能不知道，追封一事雖然是由武承嗣提出，但實際的指示者卻是武后，但是裴炎依然不同意，可見裴炎不想武氏一族坐大。
一段時間之後，武承嗣再次諫言，請求誅殺李唐宗室親王，韓王李元嘉、魯王李靈夔，武后再次詢問諸位宰相的看法。中書侍郎劉禕之、韋思謙因為害怕武后所以一言不發，而只有裴炎極力反對，武后很是不高興。
裴炎感覺武后獨攬大權對李唐宗室不利，於是打算趁武后出遊的時候，劫持武后在逼迫其還政與睿宗李旦。但是天不遂人願，出遊之前天降大雨，一連數日，武后無奈取消出遊計劃，而裴炎的謀劃徹底落空。
光宅元年(684年)九月，英國公徐敬業在揚州以挽救廬陵王李顯的帝位為由，起兵反唐。裴炎趁機上諫：「皇帝成年卻始終沒有親理政事，這才讓小人有了造反的借口，如果將政權還給睿宗，叛軍就會自動瓦解。」當時還是御史的崔詧立馬反駁裴炎：「裴炎身為顧命大臣，不思平亂卻讓太后還權，必有異心。」
而裴炎也因為處處妨礙武后謀劃使得武后對其厭惡，所以這一次武后直接將裴炎關入詔獄，鳳閣侍郎胡元范和納言劉齊賢卻上書為裴炎辯護，企圖保全裴炎。無奈，這一次武后卻是打算下定決心除掉裴炎了，所以堅定不移的稱裴炎有謀反之意。同年十月，武后將裴炎斬殺於洛陽都亭驛。
景雲元年(710年)，唐睿宗為裴炎平反，追贈他為太尉、益州大都督，賜謚號為「忠」。裴炎一生，雖然有陷害功臣的污點，但是一顆時刻為李唐皇室著想的心確實值得後人稱頌。
