貞元七年(791),祭奠兵部侍郎。次年,侍郎任中書隨平章出任丞相。他執政期間,忠於國家,勵精圖治,深謀遠慮。當時隨著社會矛盾的加深,唐朝的崩潰,他指出了過去的弊端,謀劃了壹個大的計劃,為朝廷制定了很多好的政策。他給德宗出謀劃策,建議皇帝認清形勢,開誠布公地談壹談,改壹改他的話,鄙視薄稅,任憲存糧以備將來消除戰亂。其中壹些建議被德宗采納,並轉化為切實可行的政策。特別是在藩鎮之亂震動全國的情況下,他說服德宗給自己寫了壹封信,為德宗起草了壹封真摯感人的信,並在全世界頒布。前線士兵被它感動了,有的聽到後哭了,造反派也做了道歉。由於他的遠見卓識,措施得當,努力挽救危機,使搖搖欲墜的唐朝轉危為安。魯直品德高尚,嚴格要求自己,並承諾他將“不辜負皇帝,不辜負他所學到的東西”。他以天下為己任,敢於糾正君主的過失,揭露誤犯國家的漢奸的罪惡。他認為立國應該以民為本,對“富者有數萬畝地,貧者無房住”的鮮明對比深感憤慨,同情百姓的悲慘生活。他力勸德宗的情人要節儉,要輕佻,要反對亂收,主張“壹代黔黎,生活要富足”。魯直任丞相期間,財政部侍郎判裴延齡進貢德宗之功,“天下妒之”。魯直勇敢地站出來,多次寫信參與裴艷玲的犯罪活動。奸臣德宗不聽忠義勸告,在貞元十年,他去魯直做太子的客人。貞元十壹年春,貶謫中州,魯直被貶至幽僻之地,仍惦記著李玟。由於當地氣候惡劣,疫病流行,他編纂了《陸驗方集》五十卷,供人治病。唐順宗即位後,給魯直寫了壹封信,但信還沒到就去世了。