In 1937 werd Blücher gedwongen plaats te nemen in een tribunaal dat tijdens een schijnproces te Moskou acht hooggeplaatste militairen ter dood veroordeelde, waaronder collega-maarschalk Michail Toechatsjevski. Eind juli 1938 voerde hij zijn Oostelijke Leger aan tijdens de Slag om het Chasanmeer in een poging om een Japanse aanval af te slaan. Na de eerste gevechten werd hij op 2 augustus echter teruggeroepen naar Moskou, om op 22 oktober te worden gearresteerd. Blücher werd enkele dagen persoonlijk ondervraagd door Lavrenti Beria, weigerde echter hardnekkig te bekennen dat hij deel uitmaakte van een ‘militair-fascistische organisatie’, en kreeg te maken met beestachtige folteringen. Dmitri Volkogonov vond vijftig jaar later in de Sovjetarchieven een getuigenis van de bij de zaak betrokken NKVD-agent Viktorov, die Blücher voor het laatst zag op 6 november, bijna onherkenbaar afgetuigd: “zijn gezicht was één bloederig geheel, één oog was eruit geslagen”. Op 9 november overleed hij uiteindelijk aan innerlijke verwondingen, maar de leugenachtige verklaring waaraan hij gedwongen werd zich te zetten heeft hij nooit ondertekend.