任中国复员监，负责监督日本军队从中国大陆撤离。1946年2月被盟军驻日总司令部（GHQ）以乙级战犯罪嫌逮捕，8月引渡到中国。1947年2月6日南京军事法庭公审，谷寿夫最初否认所有指控，并指称朝鲜士兵要为屠杀负责。其后法庭传讯近百倖存者及金陵大学美籍教授贝德士等作证，最终在3月10日法庭宣判处死刑，谷寿夫不服上诉，4月25日蒋中正批示：“既据讯证明确，原判依法从重处以死刑，尚无不当，应予照准……遵照执行。”4月26日在南京雨花台被枪决。