Ngày 11 tháng 7 năm 1987, đoàn quân vượt sông Mekong vào đất Lào. Hai mươi ngày sau khi tiến gần đến biên giới Việt Nam thì bị quân đội Lào phối hợp với quân du kích chặn đánh tổng cộng 15 trận. Đêm 27 tháng 8 năm 1987, trong trận đánh cuối cùng ông bị thương và tự tử, toán quân tan rã, một số chạy về Thái Lan, một số bị bắt sống. Trong toán quân có 130 người xâm nhập vào đất Lào thì 83 chết, 19 bị bắt sống, số còn lại đã bỏ trốn. Tháng 12 năm 1987, tại Tp HCM, Tòa án Nhân dân tối cao của Việt Nam đã mở phiên tòa xét xử "Vụ án Hoàng Cơ Minh cùng đồng bọn" và tuyên phạt: 1 chung thân, 15 án từ 3 đến 19 năm tù giam, một án treo, 1 tha bổng). Tại phiên tòa này, dù đã tự sát trước đó, ông bị tuyên án tử hình vì tội phản quốc.