翌年1月，他任满洲国驻南京国民政府（汪兆铭政权）的驻华全権大使，到南京赴任。1944年（康德11年），他回到新京成为待命大使。翌年他辞职。1945年（民国34年）8月满洲国灭亡后，吕荣寰准备组织新京办理善后事宜的治安维持会。不久他被苏联红军逮捕，押往苏联。1946年（民国35年）他在西伯利亚病逝。享年57岁。