Zum Ende des Pazifikkriegs hin floh Chen nach Japan. Unmittelbar nach der formellen Kapitulation der japanischen Truppen in China in Nanjing am 9. September 1945 forderte der Vertreter der Republik China, He Yingqin vom Vertreter der japanischen Truppen Okamura Yasuji die Auslieferung Chens, der wegen Hochverrat angeklagt werden sollte. Die amerikanischen Besatzungsbehörden in Japan gaben dem Ersuchen statt und brachten Chen am 3. Oktober zurück nach China. Während des Prozesses verteidigte er sich mit den Behauptungen, in seiner Zeit als Präsident die Zusammenarbeit mit den Japanern in verschiedenen wichtigen Bereichen verweigert zu haben und überhaupt nur aus Loyalität zu seinem persönlichen Freund Wang Jingwei übergelaufen zu sein. Zum Ende des Prozesses wurde er für schuldig befunden und zum Tode verurteilt, worauf er entgegnete, bald in der nächsten Welt wieder mit Wang Jingwei vereint zu sein. Chen wurde am 3. Juni 1946 durch ein Kommando in Suzhou erschossen.