化大革命期间，刘孟纯遭受迫害。“四人帮”被粉碎后，刘孟纯拥护中共十一届三中全会以来的路线、方针、政策，并希望实现第三次国共合作、台湾早日回归祖国。1976年，刘孟纯患心肌梗阻症。1982年11月6日，刘孟纯因急性心脏病发作逝世。在刘孟纯的追悼会上，邓小平、王震、屈武、包尔汉等人或亲往、或送花圈。