他的人都不能相容。
左光斗领直隶屯田事，他亲自考察全境，目睹荒原横亘数十里，地势高的地方长满荒草，洼地成为泥沼的荒凉景象，忧心如焚，便任卢象观为通判，主持水利。左光斗出京掌管屯田事宜后说过：“北方人不知道兴修水利，一年地就荒了，二年老百姓就往外地迁徙，三年就土地全荒，老百姓也走光了。现在要想旱不成灾，涝不成害，只有兴修水利一个途径。”于是，他奏上三因十四议：一因天时，二因地利，三因人情。一议浚通河流，二议挖渠，三议引水，四议修坝，五议建闸，六议设坡，七议地势，八议筑塘，九议招徕百姓，十议选人，十一议选将，十二议兵屯，十三议种田赋额，十四议富民可以拜爵。他还写了《足饷无过屯田，屯田无过水利疏》，提出北方应效仿南方，兴修水利，开荒屯田，引进种植水稻等措施。由于左光斗的极力倡导和躬亲力行，法度井井有条，诏令全部实行，当时京城所辖地区水利得到大规模兴修，北方人也才开始种稻。邹元标曾说：“三十年前，京师人不知道稻草为何物，现在到处都种稻，农民感受到了种水田的收获。”
由于宦官魏忠贤专权，杨涟上了一份奏章，揭发魏忠贤二十四条罪状，左光斗等七十余人大力支持，弹劾忠贤等三十二斩罪，但熹宗皆不信。因为移宫案，宦官与东林党势力之间的关系愈加紧张，杨涟弹劾魏忠贤，左光斗和他一起谋划，又和高攀龙一起揭发崔呈秀贪赃，魏忠贤和他的党羽都对他非常怨恨。
等魏忠贤驱逐了赵南星、高攀龙、魏大中以后，接着将驱逐杨涟、左光斗。左光斗很气愤，草拟奏疏，弹劾魏忠贤和魏广微有三十二条当斩罪，准备奏上，预先将妻子遣还原籍。魏忠贤侦知，提前两天将他和杨涟二人一起免职，阉党还不解恨，又制造汪文言案，将左光斗的名字挂上，派差役前往逮治。父老乡亲抱着马头号哭，声震原野，差役也为之流泪，到京后，左光斗被关入诏狱，严刑拷问。
魏忠贤矫旨提问，派许显纯诬陷六君子接受杨镐和熊廷弼的贿赂，判定杨涟、左光斗各坐赃二万，魏大中三千。后左光斗等人被捕下狱，受酷刑折磨，每五天就要受一次审，并受多种刑罚，直至不能跪起，只得卧倒在堂下受讯。魏忠贤诬左光斗等贪污数万两白银，要追出赃款，左光斗的旧友孙奇逢与鹿正、张果中四处募款，诸生热烈响应，募得数千两白银上缴未及，魏忠贤见左光斗有人营救，矫旨仍命许显纯每过五天就追赃拷打一次，不交给法司。
左光斗在牢中遇害，享年五十一岁，被诬