魏源科场屡屡失意，道光九年（1829年）第三次参加会试不中，捐了一个内阁中书舍人。后来又曾两进科场，仍然铩羽而归。30年的科场跋涉，终不得金榜题名，于是将一腔落第举子的羞愤迁怒于八股取土制度，曾一度绝意科场。道光二十四年（1844年），51岁的魏源迫于生计，在“同人皆劝其出山”的情况下，重返科场，与音青年学子共同参加会试。此次总算勉强中了进士——因试卷潦草罚停殿试一年，次年补殿试赐同进士出身，出任东台知县。年过半百才典个县令，魏源心中很酸楚，说：“中年老女，重作新妇，世事逼人至此，奈何！”然而日后的仕途也并不得意。
道光二十六年（1846年），因母病故，回家居丧。魏源十分重视人才，在他的著作中，对于如何爱才、求才、识才、选才、用才，有许多论述。在任东台知县时，了解到学宫附近有数十座瓦窑，已有百余年历史，慨然叹曰：“国家求人材于士林，而序库实士之根本，烈焰冲霄，终年燔炙，复何望耶？”（魏耆：《邵阳魏府君事略》）。他决意迁走瓦窑，但因母忧去官未能如愿，常以为憾。
魏源自称“溺山水”，热爱祖国山河，一生中只要有空闲，就游览名山大足迹遍布大半个中国，曾游览了普陀山、庐山、泰山、恒山、华山、衡山、嵩山、黄山、九华山、五台山、天台山、武夷山、雁荡山等大山，及洞庭湖、西湖等名水。刻有一印章：“州有九，涉其八；岳有五，登其四。”他每游胜景辄有所吟咏，现存山水诗600首，占其诗作的绝大部分。曾作《戏自题诗集》，诗道“太白十诗九言月，渊明十诗九言酒，和靖十诗九言梅”，自己则是“应笑十诗九山水”。这种癖好和情趣在魏源是由来已久的，他的老师曾经劝告他不要“耽于山水”；当他志意恢懒时，也乐于隐遁山林了。魏源失意于入世而寻求出世之方，一是“溺仙”、“溺山水”；一是“溺佛”。关于寄情山水的情志，他有诗云：“半生放浪深山里，日逐烟霞穷不已。世人狂我弃利名，我亦怪世遗云水。”（《魏源集·游山后吟》）表达了他热爱山水而淡泊名利的感情。他毕竟追求过功名，然而于科场失意，于仕途多舛，功业难建，壮志未酬，阅尽了世态炎凉，于是就想放情山水，逃避现实了。他的一些山水诗也抒发了这样一种情怀。道光二十七年间1847年），他在《洞庭吟》中就发出了“雄谭空喟贾长沙，忧乐江湖复何用？”的感叹。此时，他已54岁，垂垂老矣，朝政使他非常失望，自己的主张无法实行，能不让人伤感吗？
道光二十八年（1848年），魏源游历了祖国东南半壁河山，“半年往返八千里，岂独云山入卷中”，又写了一些吟咏山水之诗作。这次他还南游至香港、澳门，写下了《香港岛观海市歌》、《澳门花园听夷女洋琴歌》等。《香港岛观海市歌》借所谓海市蜃楼的幻景以虚带实，描绘了资本主义统治下的商业发达、市场繁荣的香港的景象。作者于诗题下自注：“香港岛在广东香山县南绿水洋中，诸屿环峙，藏风宜泊，故英夷雄踞之。营廛舍楼观如澳门，惟树木郁葱不及焉。予渡海往观，次晨甫出港而海中忽涌出数山，回顾香港各岛，则锐者圆，卑者矗，尽失故形，若与新出诸山错峙。未几山渐离水，横于空际，交驰互骛，渐失思棲，良久化为雄城如大都会，而海市成矣。自寅至巳始灭。幻矣哉！扩我奇怀，醒我尘梦，生平未有也。其可以无歌？”诗中写到“中有化人中天之台千由旬，层层级级人蚁循。龙女绡客阑干扪，珊瑚万贝填如云，贸易技巧纷诈谖。商市罢，农市陈，农市散，军市屯，渔樵耕鎑春树帘，画本掩映千百皱”。展现了一片充满生机而又纷纷攘攘的资本主义自由竞争景象。
道光二十九年1849年），服丧期满，复职任兴化知县。兴化西靠运河，距高邮湖、洪泽湖也近，地势低下，时有涝灾。当地筑有南关、中新等5坝以防洪，若是在初秋洪水涨高，其时早稻已经收获，启坝泄洪，不会影响收成。但近因堤坝不坚实，河员惟恐堤坝被冲垮致罪，夏天湖水刚涨即启坝泄洪，“虽黄穗连云弗顾也”。魏源到任前一年，就因在早稻即将成熟时泄洪，造成大灾，淮、扬大饥。这年6月，魏源上任时，又逢高邮湖、洪泽湖洪水暴涨，早稻“垂秀将实”，河员欲启坝，民情激愤。他“闻风驰赴，督民卒昼夜筑护，与河员相持”，风雨泥淖中为民请命，使河员不敢泄洪。其时，西风大发，大雨倾盆，湖浪滔天，高邮湖堤危在旦夕。他身先士卒，同当天10余万民工奋斗在修堤补缺一线，几次被“巨涛所漂”，“暑雨所激，目光肿如桃”，通过努力，保住了大坝，“立秋后获毕，坝启，岁竟大丰”。百姓非常感激，将收获的稻谷称为“魏公稻”。后又在堤坝上立石碑，规定“湖涨，但事筑防，不得辄议宣苧，必节逾处暑，秋稼登场，始启坝”（魏耆：《邵阳魏府君事略》）。魏源还组织人力、物资加固了运河的堤坝。这是魏源主政以来以其经世思想造福民众的生动事例。
道光三十年（1850年），魏源任海州分司运判，帮助两江总督陆建赢改革淮南盐政。
咸丰元年（1851年），魏源迁任高邮知州。这年1月，太平天国运动爆发。咸丰三年（1853年）3月，太平天国定都天京，魏源在高邮曾经举办团练，镇压太平天国运动。4月即被清廷革职。其原因，据咸丰的朱批是魏源“屡将急递退回，以致南北信息不通”，“玩视军机”。魏源对镇压太平天国之事可能并不积极。有传说称太平天国曾聘魏源、梅曾亮和包世臣3人为“三老”。其子在《府君事略》中则解释为，清朝督办江北防剿事务的杨以增因宿怨以“迟误驿报”的罪名上告朝廷，魏源被革职。称道光二十九年兴化高邮湖启坝泄洪，杨以增实主其议，但此议被魏源阻止，杨以增遂迁怒于魏源，并寻机报复。
这年，魏源还编成了《元史新编》一书。魏源有感于当时大清帝国面临分崩离析的危局，面临尖锐的民族矛盾，与元帝国崩溃前的情形颇有类似之处，遂致力于研究元史，以期通过总结元朝灭亡的教训，为清廷提供借鉴。他在编写《海国图志》前后，就编《西北疆域沿革图》，著《元代征西域考》、《元代西北疆域考》。此后，他广为采用正史材料，并征引《元朝秘史》、《蒙古源流》、《元典章》和元人文集，撰《元史新编》。该书凡14本纪、42列传、7表、32志，总计95卷，逾100万字。在该书中，魏源谴责元代“内北外南”的民族歧视政策，告诫清统治者加强满汉联合；痛斥奸臣叛将，主张整顿吏治，改革官僚机构；注意元代治河、钞法等方面的经验，希望清统治者“留意经济之学”。他希望将这部著作上呈朝廷，以为清廷提供“殷鉴”，他在《拟进呈元史新编表》中说：“前事者后事之师。元起塞外有中原，远非辽金之比，其始终得失，固为代之殷鉴也哉！”
咸丰四年（1854年），钦差大臣周天爵曾保奏魏源官复原职。这时魏源已年过60，便以“遭遇坎坷、世乱多故、无心仕宦”而辞归。他把全家迁到兴化，从此潜心学佛，整理生平著作。他“专心静业，自称为‘菩萨戒弟子魏承贯’，会译《无量寿经》，并辑《观无量寿佛经》、《阿弥陀经》和《普贤行愿品》为《净土四经》”（黄丽镛：《魏源年谱》）。并撰《净土四经总叙》、《无量寿经会译叙》、《观无量寿佛经叙》、《阿弥陀经叙》、《普贤行愿品叙》。
咸丰六年（1856年）秋，他去杭州游历，寄寓东园僧舍，在僧舍时“闭目澄心，危坐如山，客至亦不纳。即门生至威，接二三语，便寂对若忘”（魏耆：《邵阳魏府君事略》）。这年春，他曾寄书予其好友湘潭周诒朴，请周力行刊刻他编辑的《净土四经》。周诒朴在《原刻净土四经叙》中曾记有其事：“余友邵阳魏默深源精通宗教，晚年专心净业，六年春，自秦邮驰书问讯，并手录四经序见贻。书云：‘老年兄弟，值此难时，一切有为皆不足恃。惟此横出三界之法，乃我佛愿力所成，但瓣一心，终登九品。且此念佛法门，普被三根，无分智慧男女，皆可修持。若能刊刻流布，利益非小。子其力行毋怠。”魏源是净业弟子，但兼容其他宗派。
咸丰七年（1857年）3月，病逝于东园僧舍，终年64岁。因魏源挚爱杭州山水，故家人将他葬于西子湖畔的南屏山。曾热心“经世”的伟大思想家魏源，最终选择了“出世”的道路，皈依佛门，辞世于僧舍。
魏源一生著述很多，据估计为六百万字左右。除已提及的《皇朝经世文编》、《道光洋艘征抚记》、《海国图志》、《圣武记》和《元史新编》外，较重要的还有：
（1）《老子本义》2卷。这大概是魏源二十七、八岁时所著。撰《老子本义》之宗旨，在于发掘《老子》哲学的精华，如“自然”之道、“无为治天下”、“慈、俭、不敢为天下先”等，为提倡经世致用服务。
（2）《大学古本发微》2卷。完成于道光元年（1821年）。魏源认为朱熹的《大学章句集注》把《大学》分为经一章和传十章（补传一章），不对，而《大学》古本的章次是正确的。
（3）《诗古微》20卷。当时，齐、鲁、韩三家诗为今文经，颇遭冷遇，而毛诗为古文经，则独领殊荣。魏源继承今文经“微言大义”之家法，将齐鲁韩三家与毛诗一起研究，欲从《诗经》中探求三代政风之“深微”，于道光九年（1829年）著成《诗古徽》。他说：“《诗古微》何以名？曰：所以发挥齐、鲁、韩三家之微言大谊，补苴其罅漏，张皇其幽渺，以豁除《毛诗》美刺正变之滞例，而揭周公孔子制礼正乐之用心于来世也。”
（4）《董子春秋发微》7卷。魏源颇憾何体之注《春秋》“但凭胡母生条例，于董生无一言及”；而“近日曲阜孔氏、武进刘氏皆公羊专家，亦止为何氏拾遗补缺，而董生之书未之详焉”。董仲舒的《春秋繁露》未被重视。故作此书，“所以发挥《公羊》之微言大义，而补胡母生条例、何邵公解诂所未备也”。
（5）《书古微》12卷。完成于咸丰五年（1855年）。关于该著作宗旨，魏源说：“《书古微》何为而作也？所以发明西汉《尚书》今古文之微言大义而辟东汉马、郑古文之凿空无师传也。”
（6）《古微堂集》《清夜斋诗稿》，是魏源的诗文集。魏源的文章在他生前就编过《清夜斋文集》，但此书未有刻本，估计其中文章以后均已收入《古微堂集》里。光绪四年（1878年），《古微堂集》由淮南书局刊行，魏源的主要哲学著作《默觚》收入其中。清末长沙人黄象离增补《古微堂集》、将其重编为《魏默深文集》，于宣统元年（1909年）由国学扶轮社印行。1976年，中华书局把魏源的文集和诗集合编在一起，加以校点，出版了《魏源剿上、下二册。