Отсутствие подкреплений, неразбериха в распоряжениях Клюзере, постоянные перебои в снабжении заставляли Домбровского обращаться к руководящим деятелям Коммуны помимо ее военного делегата. О неполадках в военном хозяйстве Коммуны, о неспособности, а возможно, и нежелании Клюзере им руководить Домбровский говорил Делеклюзу, Дюбрейлю, Авриалю и другим видным деятелям Коммуны. 23 апреля на заседании Коммуны Авриаль потребовал от Клюзере точного отчета о том, сколько бойцов и сколько орудий на участке Домбровского. Делеклюз, возмущенный уклончивым ответом Клюзере и всеми его действиями, огласил сочиненную военным делегатом афишу с призывом предоставить ему диктаторские полномочия. «Домбровский, — сказал Делеклюз, — явился вчера в состоянии полного изнеможения и сказал мне: «У меня нет больше сил, заместите меня. Для защиты пространства от Нейи до Аньера меня оставляют с 1200 человеками, и больше этого количества у меня никогда не было». Если это верно, — добавил Делеклюз, — то это акт измены»
В тот день Клюзере удержался на своем посту, но вскоре группа членов ЦК Национальной гвардии в секретном письме к членам Коммуны указала на необходимость немедленных энергичных мер в военной сфере. «Надо арестовать Клюзере. — говорилось в письме, — назначить Домбровского главнокомандующим, организовать из военных специалистов военный совет под контролем комиссара Коммуны. Нужны ответственные гражданские организаторы для контроля, и все это быстрей, быстрей, быстрей, иначе все пропало!» 1 мая был создан Комитет общественного спасения; Клюзере в тот же день арестовали, а на его место был назначен полковник Россель. Кадровый офицер французской армии Россель был республиканцем, но не понимал и не одобрял намечавшихся социальных преобразований; поэтому он добросовестно служил Коммуне, но не больше. По настоянию Росселя назначение Домбровского на должность главнокомандующего было аннулировано, но фактически он обладал властью большей, чем любой другой военачальник Коммуны.
В I армии Коммуны, которую возглавлял Домбровский, к 11 мая оставалось около восьми тысяч бойцов. А у версальцев на этом участке было свыше тридцати тысяч солдат и несколько сот мощных артиллерийских орудий. Несмотря на это, коммунары удерживали свои позиции и не раз наносили чувствительные контрудары наступающим версальцам. Домбровский был душой обороны и инициатором контрударов; не раз он лично предводительствовал коммунарами в рукопашных схватках.
Большую часть времени Домбровский проводил в наиболее угрожаемом секторе Ла-Мюэтт, включавшем часть городской стены с воротами и один из парижских вокзалов. Очевидец и участник событий Э. Лиссагарэ, побывавший на этом участке, описывает свои впечатления следующим образом: «Дождавшись некоторого затишья, мы доходим до ворот или скорее до груды развалин, которые лежат на их месте. Вокзала более не существует, тоннель завален, бастионы сползли во рвы. Среди обломков копошатся люди [...]. Каждый шаг к Ла-Мюэтт грозит смертью. На укреплениях у ворот Ла-Мюэтт офицер машет кепи по направлению к Булонскому лесу. Пули свищут вокруг него — это Домбровский, забавляя себя и солдат, что-то кричит версальцам, сидящим в траншеях».
На рассвете 21 мая Домбровский направил Делеклюзу донесение с оценкой сложившейся ситуации и своими предложениями. Он писал, что неприятельские траншеи с каждым днем приближаются, что некоторые участки городской стены фактически не защищены, что штурм города неминуем. «В моем распоряжении, — заявлял Домбровский, — не более 4 тысяч человек в Ла-Мюэтт, 200 — в Нейи и столько же в Аньере и Сент-Уэне. Мне недостает артиллеристов и особенно саперов. Положение требует громадного усиления крепостных работ, которые одни смогли бы отсрочить катастрофу». Лефрансэ, посетивший ЛаМюэтт в ночь на 21 мая, записал в своем дневнике: «Казематы всюду покинуты, так как невозможно дольше оставаться в них без риска быть там погребенным [...]. Траншеи неприятеля не доходят лишь на пятнадцать метров до фортификаций, и я ясно различаю лица солдат, которые даже не дают себе больше труда прятаться [...]. Положение весьма серьезно».
Положение действительно было трудным, но коммунары еще могли бы сопротивляться, если бы в их рядах не оказался изменник. Мелкий служащий Коммуны Дюкатель, решившийся на гнусное предательство, днем 21 мая ввел версальцев в Париж. Через полтора часа после этого Домбровский послал в Комитет общественного спасения и в Военную комиссию следующую депешу: «Версальцы вступили через ворота Сен-Клу. Принимаю меры, чтобы их прогнать. Если можете прислать подкрепления, отвечаю за все». Депеша была доставлена по назначению с большим опозданием, притом же члены Коммуны не поверили известию о вступлении противника в город. Не потрудившись как следует проверить его, они в восемь часов вечера расклеили афишу, в которой сообщение Домбровского называлось пустой паникой. Тем временем за городские стены проникало все больше и больше версальцев, все новые и новые районы оказывались под их контролем.
Домбровский с остатками подчиненных ему подразделений Национальной гвардии пытался остановить противника, имевшего подавляющее превосходство в численности и вооружении. Теофиль Домбррвский подробно описал действия своего брата в эти памятные часы. «Брат мой, извещенный о вступлении версальцев и ожидавший быстрой помощи в людях и артиллерии, решил тотчас же их атаковать. Собрав все имеющиеся в его распоряжении силы (около тысячи человек), он разделил их на две колонны, причем командование одной принял на себя, а другой поручил командовать мне. Должны были мы атаковать с двух сторон: я — вдоль окопов, а брат — обойти и ударить с тылу со стороны железнодорожного моста. Ведя бой с версальцами, я напрасно до 7 часов вечера ждал условного сигнала штыковой атаки. Сигнала не было, и только в 8 часов я узнал, что брат, тяжело контуженный осколком снаряда в грудь, в почти бессознательном состоянии находится в своей главной квартире». Без руководителя, без ожидавшихся подкреплений контрнаступление коммунаров захлебнулось, и они должны были отойти в район Ла-Мюэтт.
Немного оправившись, Ярослав Домбровский в два часа ночи явился в Комитет общественного спасения, подробно рассказал о событиях истекших суток и просил в связи с контузией освободить его, хотя бы временно, от командования. Временным преемником Домбровского утвердили полковника Ферри. Некоторые из членов Комитета, издерганные, деморализованные, плохо разбирающиеся в обстановке, накинулись на Домбровского и стали обвинять его в случившемся. Понятно, что Домбровский был до предела возмущен этим. «Как, — воскликнул он, — Комитет общественного спасения принимает меня за изменника?! Моя жизнь принадлежит Коммуне!» Большинство, впрочем, горячо опровергло вздорные обвинения; Домбровского наперебой старались успокоить, повели его к столу, зная, что он более суток не прикасался к пище. За столом Домбровский был немногословен и задумчив. Подкрепившись и немного отдохнув, он молча попрощался с присутствующими и вышел. Было очевидно, что, оскорбленный подозрениями, он постарается любой ценой доказать их необоснованность.
Следующий день Домбровский хотел посвятить отдыху и лечению, но это было не так легко «сделать из-за множества неотложных дел, из-за непрерывной канонады и вражеских снарядов, которые рвались во всех, кажется, районах города. 23 мая он находился на Монмартре: с обычной своей энергией организовывал оборону этого важного района. Однако усилия его были напрасными, так как прусское командование в нарушение всех своих заявлений пропустило версальцев через оккупированную территорию, и они атаковали Монмартр с северной стороны, где силы обороняющихся оказались мизерными, а укреплений вовсе не было. «Если бы Коммуна послушалась моих предостережений! — писал К. Маркс в июне 1871 года. — Я советовал ее членам укрепить северную сторону высот Монмартра — прусскую сторону, и у них было еще время сделать это; я предсказывал им, что иначе они окажутся в ловушке». Неожиданный удар версальцев с севера деморализовал защитников Монмартра, скоро они попали в окружение и вынуждены были прекратить борьбу.
В 2 часа дня Домбровский находился у баррикады на углу улиц Мирра и Пуасоньер. Здесь во время контратаки его настигла вражеская пуля, и он был отправлен в больницу. «Четыре человека, — вспоми— нают коммунары, двигавшиеся навстречу, — несли на плечах носилки со смертельно раненным Домбровским. Увидев нас, они остановились. Домбровский пожал нам руки и сказал: «Не идите туда, все кончено. Вы погибнете, и совершенно бесцельно. Я умру. Жизнь моя не играет роли, думайте только о спасении республики».
Вскоре Домбровского не стало. Тело его положили в знаменитой голубой комнате ратуши, чтобы с ним могли проститься друзья и соратники. Ночью состоялись похороны. По дороге к кладбищу на площади Бастилии гроб окружили национальные гвардейцы. Член Коммуны О. Верморель произнес прощальную речь, полную любви и уважения к покойному. «Вот, — сказал он, — тот, кого обвиняли в измене! Один из первых отдал он свою жизнь за Коммуну. Что же делаем мы вместо того, чтобы подражать Домбровскому? Поклянемся же, что уйдем отсюда лишь затем, чтобы умереть!»
Домбровского похоронили на кладбище Пер-Лашез. Пелагия Домбровская не могла присутствовать на похоронах: за несколько дней до его смерти она с детьми выехала в Лондон. После разгрома Коммуны эмигрировал в Англию и Теофиль Домбровский. Семья Домбровского, его брат, Валерий Врублевский и другие польские эмигранты — участники Коммуны, находясь в Лондоне, поддерживали контакты с Марксом и его семьей, были связаны с Энгельсом. Основоположники научного коммунизма высоко ценили подвиги польских революционеров, сражавшихся за свободу французских трудящихся. «Коммуна, — писал Маркс, — почтила героических сынов Польши, поставив их во главе защитников Парижа». Для В. И. Ленина имена польских участников Парижской коммуны также являлись символом вклада польского народа в мировое революционное движение. «Память Домбровского и Врублевского, — писал он в 1903 году, — неразрывно связана с величайшим движением пролетариата в XIX веке, с последним — и, будем надеяться, последним неудачным — восстанием парижских рабочих».