Ved afslutningen af Anden Verdenskrig flygtede Chen til Japan og, umiddelbart efter
Japans formelle kapitulation den 9. september 1945 anmodede Kinas repræsentant, general He Yingqin, Japans repræsentant, general Okamura Yasuji, om at udlevere Chen Gongbo til Kina for at blive retsforfulgt for forræderi. Anmodningen blev imødekommet af de amerikanske besættelsesstyrker, og Chen blev eskorteret tilbage til Kina den 3. oktober. Under retssagen forsvarede han sig kraftigt og hævdede, at han som præsident havde nægtet at samarbejde med japanerne i flere vigtige sager og kun havde handlet på grund af sin loyalitet over for sin ven, Wang Jingwei. Ikke desto mindre blev han dømt for forræderi og dømt til døden. Han tog sin skæbne roligt og sagde at "snart vil jeg blive genforenet med Wang Jingwei i den næste verden". Chen blev henrettet af en skydespillet i Suzhou, Jiangsu, den 3. juni 1946.