。12月21日，毛泽东公开出面讲话，进一步点透了他发动这场大批判的关键意义。他说***的文章很好，但是还没有打中要害：“《海瑞罢官》的“要害问题是‘罢官’。嘉靖皇帝罢了海瑞的官，1959年我们罢了彭德怀的官。彭德怀也是‘海瑞’”。
1965年11月30日，彭德怀来到四川省成都市，担任中共中央西南局“三线”建设委员会第三副主任（主管电力、煤炭、石油、燃气），其住处为成都市人民东路附近的永兴巷7号；1966年6月，在三线建委局以上干部学习《中共中央通知》（即五·一六通知）会上遭批判。
1966年12月北京地质学院造反派王大宾等红卫兵在**的授意下，前往四川成都把彭德怀强行绑架后，乘坐火车押回北京。周恩来下令保护彭的安全。然而在康生和陈伯达的支持下，1967年7月9日韩爱晶强行针对彭德怀逼供和殴打，声称“审斗会”要“刺刀见红”，要彭德怀交待“你为什么在庐山会议上写信反对‘三面红旗’？”“你为什么反对毛主席？”彭德怀被“打翻在地”七次，前额受伤出血，第五和十肋骨骨折。对于此前韩爱晶等指责他“为什么要发动百团大战”、“在华北搞‘独立王国’”，彭德怀打断韩爱晶的话予以反驳。对于“百团大战”因自己被批斗受牵连 ，彭德怀即使在狱中写“交代检讨”，也肯定了“百团大战”业绩和历史意义，只在具体的指挥上自己没有做得更好进行了严格的自省和检讨。至1971年底，彭已受审讯二百多次。
1974年9月，彭德怀因患直肠癌，得不到医疗救治，身体状况急剧恶化，去世前他希望见离异的妻子浦安修一面，但当时正在北京师范大学图书馆进行劳动改造的浦安修拒绝见他。10月以后，陷入昏迷状态。1974年11月29日下午14时25分，在北京的中国人民解放军总医院（即“三〇一医院”）因病去世，享年76岁。
12月17日遗体进行火化，骨灰盒上的纸条上写着化名“王川、男”三个字。彭德怀的骨灰盒被中共中央专案组派人送到四川省成都市，后保存在成都东郊火葬场。1978年12月22日，彭德怀追悼大会召开前夕，彭德怀原秘书綦魁英、警卫参谋景希珍受命护送彭德怀的骨灰乘飞机去北京。
1978年12月24日，中共中央在人民大会堂为彭德怀和在“文革”中被迫害逝世的陶铸共同举行追悼大会。***代表中共中央致悼词，为彭德怀恢复了名誉。追悼会结束后，其骨灰盒被安放在八宝山革命公墓第一室。
1981年6月27日，中国共产党十一届六中全会通过了《关于建国以来党的若干历史问题的决议》，决议中说：“庐山会议后期，毛泽东同志错误地发动了对彭德怀同志的批判，进而在全党错误地开展了‘反右倾’斗争。八届八中全会关于所谓‘彭德怀、黄克诚、张闻天、周小舟反党集团’的决议是完全错误的。”
1999年12月，彭德怀的侄儿侄女将其伯父骨灰迁出“八宝山革命公墓”，归葬湖南湘潭乌石故里。
1978年，中国共产党宣布为其恢复名誉，受到全面公正的评价。***称他是“优秀无产阶级革命家、杰出领导人”、“作战勇敢，耿直刚正，廉洁奉公，严于律己，关心群众，从不考虑个人得失。”
彭德怀在狱中所写的材料后来被编辑成《彭德怀自述》一书出版。