会昌元年，泾原节度使李泾在任上去世，军中发生军乱，都将杨弁驱逐了新节度使段文楚。赵存约当时作为泾源节度判官，在这场军乱中遇害。

会昌元年春，泾原节度使李泾薨于镇所，军中遽然生变。《资治通鉴》载："泾原节度使李泾卒，都将杨弁作乱，逐新节度使段文楚。"其时风卷残云，朔气逼人，泾州城内刀光映着残雪，杨弁率乱兵持械呼噪，如豺狼之突肆。

赵存约以节度判官之职守节辕门，《新唐书·百官志》谓节度判官"掌判仓、兵、骑、胄四曹事"，乃军府要职。当乱兵蜂拥而至时，存约正秉烛批阅文书，闻变遽起，左右劝其避祸，然《册府元龟·忠烈部》记其"厉声叱曰：'吾受命佐戎，宁死不可去！'"遂整衣冠，持牙笏立于庭中。乱兵破门而入，刀刃交加之际，存约犹斥杨弁"尔曹受国厚恩，安敢悖逆"，言辞凛然若霜刃。

《唐会要·谥法》载其死后"赠右散骑常侍"，而《全唐文》卷七六八收有李商隐所撰祭文，称其"烈烈存约，临难不苟，白刃在前，贞心弥固"。时人传诵存约遇害时，血溅案牍，浸透未竟之公文，墨迹与血色相糅，恰似其忠贞之气贯于生死。

史载段文楚被逐后，朝廷以卢钧为泾原节度使平乱，《旧唐书·武宗纪》云"诛杨弁及其党百余辈"。然乱平之日，泾水呜咽，唯见存约旧宅庭前老梅数株，凌寒独开，其瓣如雪，其心如丹，恰似忠魂未远，犹护大唐边陲。