Semenov est capturé à Dalian par des parachutistes soviétiques en lors de l'invasion du Mandchoukouo par l'armée rouge. Accusé d’activités contre-révolutionnaires, il est condamné à mort par le Collège militaire de la Cour suprême de l’URSS et exécuté par pendaison le à 23 heures.