升任湖广道御史。阿衡首行向皇帝揭发魏忠贤的恶迹，阉党对阿衡切齿痛恨，欲派人杀之，恰巧阿衡回家奔丧，得免于难。
在家守孝时，农民起义军占据方城山，准备攻打州城。阿衡急命建敌楼、造大炮、修城壕，并捐款散粮，驱使兵、民登城严守。农民军见防守严固，遂去。
调浙江巡按，明察公断，贪吏敛迹。
升迁山西蒲州副使。当时在蒲州的宗室，持强害民，吴阿衡诛其首恶，以平民愤。
迁为兵部侍郎，总督蓟辽、保定军务，节制宁远、山海关、顺天府三地巡抚。他到任后，即训练士卒，筹集辎重，严设壁垒。
崇祯十一年（1638）秋，清军由多尔衮和岳托率领，分左右两路大举南侵，突破墙子岭和青山口，会师通州，横扫京郊，继而南下山东，烧杀劫掠无恶不作。
吴阿衡即在这场战争中殉职，弘光时期追谥忠毅。吴阿衡牺牲后，经友人资助，将其灵柩运回裕州，葬城南朱床西北隅。
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