2013年12月8日、平壌で開かれた朝鮮労働党政治局の拡大会議の最中、張氏は名指しで「反党・反革命分子」と批判され、その場で逮捕・連行された。そして4日後の12日、張氏は、裁判にかけられ即時処刑された。裁判の名称は国家安全保衛部特別軍事裁判、つまり逮捕から裁判、そして処刑まで当時の保衛部が主導したことを意味する。
（参考記事：謎に包まれた北朝鮮「公開処刑」の実態…元執行人が証言「死刑囚は鬼の形相で息絶えた」）保衛省は、張成沢氏クラスの高級幹部だけでなく、一般庶民に対しても強引な捜査を行い、その過程では筆舌に尽くしがたい拷問も厭わない。