1946年11月7日，首都高等法院以周佛海“共同通谋敌国，图谋反抗本国，处死刑，褫夺公权终身”。周佛海及其妻杨淑慧不服，要求再审，最高法院于1947年1月20日作出“原判决核准”的裁定，人人皆以为周佛海必死。谁知2月23日蒋介石突然致电司法行政部：“关于汉奸犯周佛海判处死刑一案。查该犯早经自首，虽未明令允准，惟在三十四年六月十九日戴故局长笠呈请前来时，曾令其奉谕转告该犯：如于盟军在江浙沿海登陆时能响应反正，或在敌寇投降后能确保京沪杭一带秩序，不使人民涂炭，则准予戴罪立功，以观后效。……该犯似可免予一死，可否改判，即希由司法院核办可也”(据审判周佛海档案)。国民政府遂于3月27日明令改判为无期徒刑。收押在南京老虎桥监狱。这时，周佛海已身患重病，没几天活了。杨淑慧多方为他奔走求情，想保周佛海狱外就医，但没有蒋介石的首肯，谁也不敢松口。
为什么蒋介石对周佛海的处理，前后会如此不同呢?其中是有奥妙的。
一年前周佛海在秘密软禁的情况下，蒋介石给他的优待，这是对周为自己效劳的报偿。如今在公开的情况下，众目睽睽，蒋怎敢冒天下之大不韪去包庇一个汉奸呢?况且，使周佛海处于这种半死不活的状态，不失为蒋介石对于周当年背叛自己行为的一种惩罚。
1948年2月，52岁的周佛海病死狱中。
