段德昌到湘鄂边后，时值湘鄂西的“肃反”达到了高潮。段德昌一边率军同敌苦战，一边同夏曦“左”的路线作坚决斗争。他曾当着夏曦的面质问：“你谁都不相信，把党团组织都解散了，连党都不相信了。你把红军搞完了、苏区搞光了，你是革命的功臣，还是革命的罪人?”
洪湖根据地丧失后，段痛心疾首，多次向夏曦提出如何恢复洪湖苏区的设想和建议，并立下了“给我四十条枪，三年内不恢复洪湖苏区，提头来见”的誓言，但都被拒绝。就因为这，段德昌被诬为分裂红军的“改组派”而遭到逮捕。此前，段就预感自己将遭到不测，于是将于谦《石灰吟》“千锤万炼出深山，烈火焚烧若等闲。粉身碎骨全不怕，要留清白在人间”一诗抄下，贴在住所的石洞中，以抒其怀。
段德昌被捕后，贺龙曾同夏曦据理力争，夏曦拍着桌子，直呼贺龙的名字，以贺龙眼中没有湘鄂西中央分局相要挟，才把贺龙的意见顶回去。
樊哲祥同志1980年11月在接受五峰苏区调查组采访时回忆说：“段德昌是一个常胜将军，我跟他当过随从参谋。他只比我大两岁，如果不被夏曦杀掉，可能是元帅，许光达是他手下的师长，也是大将嘛。‘杀段德昌，还开了公审大会的，枪毙时，好多战士、代表都在场。我们不敢哭出声，因为夏曦在场。后见贺龙哭出了声，我们才敢哭，一下子都在哭啊!
1933年5月1日中午时分，几名持枪战士推着段德昌离开会场，正在这时，只听一人大喊：“慢!”原来是贺龙，他端着一碗粉蒸肉。来到段德昌面前，含泪说：“德昌，吃点吧。”段德昌抬眼看了看贺龙，几滴泪珠滚了下来。贺龙喝令左右：“给段师长松绑。”战士们不敢动手。贺龙就亲自为段德昌解开绳索。又把粉蒸肉端到段德昌面前，段德昌接过粉蒸肉，拿起筷子，吃了几口，而后，深情地望了贺龙一眼，把筷子交给贺龙，挺胸走向刑场，贺龙含泪背转身，段德昌高呼“同志们，永别了!祝革命早日成功!中国共产党万岁!苏维埃万岁!”夏曦见此情形，连连喊道：“赶快行刑!”片刻，段德昌被砍死。段德昌英勇就义于湖北省巴东县金果坪江家村，时年29岁。这位为创建新中国而苦苦奋斗的军事奇才，蒋介石悬赏伍万大洋取其首级的英雄，就这样被不费一枪一弹，就这样英年早逝了!
