。与孔有德是旧交的登州中军耿仲明、陈光福等，举火开门响应，崇祯五年（1632年）一月登州失陷。总兵张可大自杀，孙元化自杀未成，不向叛军妥协，孔有德念旧让他逃走。兵变发生后，朝中多言孙元化已反，三月孙元化、余大成等人被逮至京师锦衣卫镇抚司，为政敌余应桂、李梦辰、路振飞所构陷，诏狱中曾遭严刑拷问，首辅周延儒欲免元化死罪，求救于徐光启，终无法挽回。最后余大成、宋光兰、王征等遣戍，发配充军，崇祯五年七月二十三日（1632年9月7日）孙元化与张焘同被处死。汤若望曾在孙元化死前乔装成送炭工人入狱探望，为其最后告解。