不过后来新中国成立后，他所犯下的案件这下就不可避免牢狱之灾了，他先是在1947年被抓捕，而后在1949年才宣布了判刑。由于他私自盗取文物，还将其大量走私到了国外，给国家带去了严重的损失，故而最后判处了他几年的监禁，被收押入狱。结果在监狱内，孙殿英居然还能有人照顾，而且这个命令还是刘伯承元帅亲自吩咐的。那么到底是为什么呢？
原来尽管他做下了许多坏事，但是在抗日时期孙殿英也为国家做出了不少的贡献，于是解放军记着他曾经的功劳，便想让他在监狱好好反省错误，争取出狱后能重新做人，洗心革面，开始新的人生。起初，孙殿英的表现还算积极，但时间久了，就打算越狱但并未成功。由于孙殿英曾大量吸食鸦片，导致他身体每况愈下，得了不治之症烟后痢，最终因病去世，他的军旅生涯也就此结束。
