Chongzhen-keiseren beordret Yuán arrestert etter et intervju med Yuán 13. januar 1630. Uten å ha mye bevis ble han anklaget for å ha samarbeidet med fienden, og ble dømt til "døden ved tusen kutt" i Ganshiqiao i Beijing. Enkelte historikere har hevdet at Chongzhen viste at Yuán var uskyldig, men at han fikk ham henrettet siden han fryktet at Yuán ville bli for populær sammenlignet med seg selv. Dette var også tilfellet med den kinesiske patrioten Yue Fei, som motsto jursjenernes, mandsjuenes forfedre, invasjon av Nord-Kina på 1100-tallet. Da Yuán ble spurt om han hadde noen siste ord, framførte han dette diktet: ("一生事業總成空，半世功名在夢中。死後不愁無將勇，忠魂依舊保遼東"). Yuán overlevde torturen, og døde etter å ha skreket en halv dag. Hans familie ble tvunget til å flytte.