定州安抚使。俄永乐城陷，帝临朝叹曰：「边民疲弊如此，独吕公著为朕言之耳。」徙扬州，加大学士。将立太子，帝谓辅臣，当以吕公著、司马光为师傅。
哲宗即位，以侍读还朝。太皇太后遣使迎，问所欲言，公著曰：「先帝本意，以宽省民力为先。而建议者以变法侵民为务，与己异者一切斥去，故日久而弊愈深，法行而民愈困。诚得中正之士，讲求天下利病，协力而为之，宜不难矣。」至则上言曰：「人君初即位，当正始以示天下，修德以安百姓。修德之要，莫先于学。学有缉熙于光明，则日新以底至治者，学之力也。谨昧死陈十事，曰畏天、爱民、修身、讲学、任贤、纳谏、薄敛、省刑、去奢、无逸。」又乞备置谏员，以开言路。拜尚书左丞、门下侍郎。
元祐元年，拜尚书右仆射兼中书侍郎。三省并建，中书独为取旨之地。乃请事于三省者，与执政同进呈，取旨而各行之。又执政官率数日一聚政事堂，事多决于其长，同列莫得预。至是，始命日集，遂为定制。与司马光同心辅政，推本先帝之志，凡欲革而未暇与革而未定者，一一举行之。民欢呼鼓舞，咸以为便。光薨，独当国，除吏皆一时之选。时科举罢词赋，专用王安石经义，且杂以释氏之说。凡士子自一语上，非新义不得用，学者至不诵正经，唯窃安石之书以干进，精熟者转上第，故科举益弊。公著始令禁主司不得出题老、庄书，举子不得以申、韩、佛书为学，经义参用古今诸儒说，毋得专取王氏。复贤良方正科。
右司谏贾易以言事讦直诋大臣，将峻责，公著以为言，止罢知怀州。退谓同列曰：「谏官所论，得失未足言。顾主上春秋方盛，虑异明有进谀说惑乱者，正赖左右争臣耳，不可豫使人主轻厌言者也。」众莫不叹服。
吐蕃首领鬼章青宜结久为洮、河患，闻朝廷弭兵省戍，阴与夏人合谋复取熙、岷。公著白遣军器丞游师雄以便宜谕诸将，不逾月，生致于阙下。
帝宴近臣于资善堂，出所书唐人诗分赐。公著乃集所讲书要语明白、切于治道者，凡百篇进之，以备游意翰墨，为圣学之助。
三年四月，恳辞位，拜司空、同平章军国事。宋兴以来，宰相以三公平章重事者四人，而公著与父居其二，士艳其荣。诏建第于东府之南，启北扉，以便执政会议。凡三省、枢密院之职，皆得总理。间日一朝，因至都堂，其出不以时，盖异礼也。
明年二月薨，年七十二。太皇太后见辅臣泣曰：「邦国不幸，司马相公既亡，吕司空复逝。」痛闵久之。帝亦悲感，即诣其家临奠，赐金帛万。赠太师、申国公，谥曰正献，御笔碑首曰「纯诚厚德」。
公著自少讲学，即以治心养性为本，平居无疾言遽色，于声利纷华，泊然无所好。暑不挥扇，寒不亲火，简重清静，盖天禀然。其识虑深敏，量闳而学粹，遇事善决，苟便于国，不以私利害动其心。与人交，出于至诚，好德乐善，见士大夫以人物为意者，必问其所知与其所闻，参互考实，以达于上。每议政事，博取众善以为善，至所当守，则毅然不回夺。神宗尝言其于人材不欺，如权衡之称物。尤能避远声迹，不以知人自处。
始与王安石善，安石兄事之，安石博辩骋辞，人莫敢与亢，公著独以精识约言服之。安石尝曰：「疵吝每不自胜，一诣长者，即废然而反，所谓使人之意消者，于晦叔见之。」又谓人曰：「晦叔为相，吾辈可以言仕矣。」后安石得志，意其必助己，而数用公议，列其过失，以故交情不终。于讲说尤精，语约而理尽。司马光曰：「每闻晦叔讲，便觉己语为烦。」其为名流所敬如此。
绍圣元年，章惇为相，以翟思、张商英、周秩居言路，论公著更熙、丰法度，削赠谥，毁所赐碑，再贬建武军节度副使、昌化军司户参军。徽宗立，追复太子太保。蔡京擅政，复降左光禄大夫，入党籍，寻复银青光禄大夫。绍兴初，悉还赠谥。子希哲、希纯。
希哲字原明，少从焦千之、孙复、石介、胡瑗学，复从程颢、程颐、张载游，闻见由是益广。以荫入官，父友王安石劝其勿事科举，以侥幸利禄，遂绝意进取。安石为政，将置其子雱于讲官，以希哲有贤名，欲先用之。希哲辞曰：「辱公相知久，万一从仕，将不免异同，则畴昔相与之意尽矣。」安石乃止。
公著作相，二弟已官省寺，希哲独滞管库，久乃判登闻鼓院，力辞。公著叹曰：「当世善士，吾收拾略尽，尔独以吾故置不试，命也夫！」希哲母贤明有法度，闻公著言，笑曰：「是亦未知其子矣。」
终公著丧，始为兵部员外郎。范祖禹，其妹婿也，言于哲宗曰：「希哲经术操行，宜备劝讲，其父常称为不欺暗室。臣以妇兄之故，不敢称荐，今方将引去，窃谓无嫌。」诏以为崇政殿说书。其劝导人主以修身为本，修身以正心诚意为主。其言曰：「心正意诚，则身修而天下化。若身不能修，虽左右之人且不能谕，况天下乎？」
擢右司谏，辞，未听，私语祖禹曰：「若不得请，当以杨畏、来之邵为首。」既而不拜。会绍圣