1945年8月，日寇投降，孙殿英称自己是受蒋介石派遣打入敌人内部，有蒋介石作证，孙殿英摇身一变，变为"国民革命军先遣军"，被蒋介石改编为新编第四路军。解放战争中，孙殿英追随蒋介石打内战。孙殿英部改编为第三纵队，驻防汤阴。
1947年春，解放军围攻河南汤阴，孙殿英据险抵抗，5月1日，解放军攻占汤阴，孙殿英被俘。孙殿英被解送到河北武安县战俘营。刘伯承接见了被俘的孙殿英。对孙殿英说："抗战初期，不能说你们没有贡献，但是以后的一段，确实做得太不好了！"
孙殿英在押期间，共产党没有追问东陵盗墓的事儿。念及他一贯反对蒋介石独裁和抗战时期的英勇表现，对他非常宽待，特地批准他带一名卫士照顾其生活。在病危之际，他忏悔说："我过去做了许多坏事，对不起民众，对不起共产党。共产党宽宏大量，不计怨仇，比蒋介石不知好多少倍啊！"
1947年年秋天，身患多种病症的孙殿英病重死去。一代军阀从此落幕。
