李作鹏从张学思身上找不到缺口，就另打起主意来。一天，一伙人突然闯入张学思家中，逼问谢雪萍，1961年参加西安事变二十五周年招待会，是哪里通知的？什么人主持的会议？讲了些什么话？有什么活动？一股怒火涌上了谢雪萍的心头，她一下子就明白了这伙人的用意，他们是冲着周总理来的！
他们要调查的事件，指的是1961年12月12日由周总理主持举行的西安事变二十五周年招待会。那次招待会，张学思夫妇和杨拯民夫妇都应邀参加了，席间，周总理代表党中央和毛主席，表达了对西安事变，对张学良、杨虎城两位爱国将军的怀念之情。会上，张学思异常激动，在给周总理敬酒时竟泣不成声。周总理也流下了热泪，他深情地对与会者说：“二十五年了，杨先生一家四口牺牲了，张先生还囚禁在台湾，没有自由，怎能使人想起他们不落泪呢？”高崇民先生有感而发，即席赋诗一首，诗中有“座中诸君都健在，一人憔悴在东南”之句。周总理说，憔悴二字消极，不符合张将军的性格，应该说一人奋斗在东南。张学思闻言过度激动，竟致未能终席。散席后，周总理还特地到休息室去看望他，劝慰再三。
想到这伙人居然要对敬爱的周总理下手了，谢雪萍怒火中烧，她愤慨地说：“要调查，你们到周总理办公室去，那里有记录！”来人见施诡计不成，只好灰溜溜地走了。
面对林彪反革命集团的暴力压迫，张学思始终正气凛然，坚持实事求是的原则，针锋相对地进行不屈的斗争。虽然身陷囹圄，但张学思始终相信党，相信组织，他给周总理和毛主席又写了申诉信，但这些信件都被李作鹏一伙截留、扣压下来，他们生怕他们的阴谋败露，千方百计地严密封锁消息。谢雪萍和子女也曾给周总理、毛主席写过信，但同样也被没收，落到了李作鹏一伙的手中。
为了彻底整倒、搞臭张学思，李作鹏一伙采取了群众斗争和专案审讯相结合的办法来压服张学思，从1967年10月25日开始，连续十几天，张学思被拉到海军大院进行批斗，批斗之后是提审，搞连续作战，丧尽天良地想以此威逼张学思屈服。不料，张学思不但不屈服，反而逐条批驳了他们捏造的种种罪名和“证据”，驳得痛快淋漓、驳得李作鹏一伙哑口无言、目瞪口呆。张学思历经磨难，还是誓不向恶势力低头，他奋笔疾书“为了案徇情编造事与愿违，愿身殉共产主义万死如归”，表达了绝不向淫威妥协，更不寻个人苟安的高洁志向。
林彪反革命集团要把张学思置于死地是铁定不变的方针，但张学思誓不妥协的铮铮铁骨让林彪反革命集团既恨且气又怕，他们又进行了多次的内查外调，可是假案毕竟是假案，是经不起调查的，所以他们搞了几年还是一无所获，最后，连“专案组”也认为没有再调查的必要了，请示排除张学思的“特嫌”问题。林彪集团十分清楚，张学思不是一般人物，中央首长都熟悉他，如此下死力地整了两年还整不倒他，岂不自找倒霉！所以，李作鹏十分露骨地对“专案组”说：“你们搞不出问题来，是不是还要把张学思请回来当参谋长！”于是，专案组对张学思在政治迫害的同时，更施以生活折磨和人身摧残。
非人的折磨，使张学思患上了严重的关节炎、失眠症和胃病。由于得不到及时的治疗，病情越来越重，到1970年2月时，他甚至连路都走不动了，哮喘非常严重，耳朵几乎也全聋了。张学思知道自己的病是长期缺乏营养造成的，他想吃点香肠、吃点酸菜都遭到拒绝，甚至想吃土豆，他们也都推说没有，他要求住院治疗。专案组被迫让他进了医院，检查结果，果然是重度营养不良引发的全身血行播散性结核和肺原性心脏病。如此重病，可惨无人道的林彪集团还是没有停止对他的迫害，他们以防止张学思“自杀”为借口，把病房的门窗都关得紧紧的，窗户拧上铁丝，灯泡换上大瓦数，整夜照得张学思无法入睡。
张学思病重的消息传到周总理耳里后，周总理不顾自己也非常困难的处境，指示全力进行抢救。可李作鹏一伙对此指示置若罔闻，张学思的病情迅速恶化。1970年5月29日9时13分，张学思终因肺部空洞破裂，呼吸功能衰竭，心肌衰竭，不幸逝世，年仅54岁。
在此之前，他还曾留下遗言：“我非常感谢毛主席和周总理。”“关于我的问题，一个是党籍问题，我是自觉自愿参加共产党的，不是混进共产党的。”“另一个是东北问题，我不知道彭真在东北做了什么错事，我也没有跟彭真做过什么错事！”“还有，说我与国民党特务机关有联系，这完全是政治诬陷！”“我相信在共产党领导下，问题迟早会弄清楚！决不能罚不当罪，罪不当罚！”临终之前的张学思最后一次表达了他对党的深厚感情和对真理的信念，对林彪反革命集团诬陷他的几个主要问题，再次做了明确的否认。
弥留之际的张学思最后留下的是“恶魔缠身、恶魔缠身”八个大字！怀着对林彪反革命集团的无比愤慨，张学思溘然长逝。
