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。