党项叛乱平息后，免去白敏中都统职务，出任邠宁节度使。次年四月，又调白敏中为西川节度使。白敏中到任后，增加骡军，修复关壁，用心治理西川，功绩卓著。宣宗加封白敏中为太子太师，徙荆南。大中七年（853），特进白敏中为成都尹，剑南西川节度副大使，知节度使。大中十一年（857）二月，白敏中任检校司徒平章事，江陵尹，荆南节度使。
　　咸通元年（860），唐懿宗即位，白敏中从西川召回京城。懿宗拜白敏中为司徒，门下侍郎，还平章事，复辅政侍中。一日，白敏中在上朝时，不幸跌倒于宫殿的台阶之上，腰部受伤，行动不便，不能上朝议事参政。他为了不影响国事，曾三次上表辞位，愿归乡以守祖茔，懿宗不允。四五月间，右补阙王谱上疏说：“陛下理政之初，乃宰相尽心之日，不可暂缺。白敏中自正月卧疾，今已四个月了，陛下虽与相坐说话，未尝三刻，天下之事，陛下常无暇与之讲论。臣请罢去敏中相位，另访硕德大才之人，以佐朝政。”懿宗遂命众大臣讨论，大家认为王谱侵害了白敏中，乃贬王谱为阳翟令。白敏中辞位之事被搁置下来。九月，白敏中第四次上表辞位，懿宗诏命白敏中为司徒，中书令，减少其担负的一些事项。
　　咸通二年（861）二月，南部边陲一些少数民族闹事，懿宗召白敏中入朝议事，派人挟持敏中上殿，白敏中坚持不愿为相入朝，固辞求免。懿宗尊重白敏中的意愿，命白敏中兼中书令，出任凤翔节度使。未几，懿宗颁诏，白敏中五奏愿归乡以守祖茔，除都留守不致拜，准以太傅致仕。诏书尚未到达，白敏中已溘然长逝。随后，白敏中被册封为太尉，葬下邽白氏坟茔。其坟茔位于今渭南市临渭区龙背乡北程村北。白敏中的墓冢及唐时所立的神道碑仍保存完好。