民政府特务逮捕，先后关押在重庆白公馆看守所、贵州息烽监狱和重庆渣滓洞监狱。在监狱中，罗世文和车耀先等组织了临时党支部，任支部书记，坚持拒降。罗世文被捕后，中共曾多次向国民政府交涉，要求释放罗世文、车耀先。1945年国共谈判期间，毛泽东、周恩来提出释放叶挺、廖承志、罗世文、车耀先等人的要求，国民政府则称罗世文、车耀先已被枪决。1946年8月18日，罗世文和车耀先被处决于重庆歌乐山松林坡。