失去靠山
回國後，繆斌對他的日本之行一直引以爲榮。事情一開始還真是如此。抗戰勝利後，國民黨政府非但沒有把繆斌抓起來，反而於1946年2月給他頒發了8萬元獎金和蔣介石簽署的嘉獎令。對此，繆斌更是得意之極。
但是好景不長，1946年3月17日，在蔣介石與繆斌之間承擔中介的戴笠因飛機失事墜死，繆斌失去了強有力的保護人。
陰謀敗露
此時，美國駐日本佔領軍在接收日本戰時內閣檔案時，發現了日本內閣討論繆斌活動的檔案及《繆斌與東久邇宮和平會談的記錄》。東京審判時，日本方面舉出的辯護資料“木戶日記”中也有繆斌工作的記錄，此事立即引起各方面的關注。
在盟國的對日理事會上，蘇聯指責：“重慶政府聯絡美國派遣繆斌到日本，策劃對日妥協。”而當時國共兩黨已經處於內戰一觸即發的緊急狀態，共產黨嚴厲批評“蔣介石利用繆斌，策劃投降”。麥克阿瑟遂電詢蔣介石：爲什麼瞞着美國與日本單獨媾和?還準備傳繆斌去東京做證人。蔣介石還要依靠美國打內戰，爲了防止事情敗露帶來麻煩，便覆電表示絕無此事,並立即下令逮捕了繆斌，準備儘快將其處決。
被捕入獄
1946年2月上旬，繆斌被逮捕並解往位於蘇州的江蘇省高等法院。繆斌在被捕的時候依然很自信，表現得非常從容。他自以爲有功於國民黨，又被派到日本謀和更是功不可沒。國民黨政府決不會懲處他。他甚至還安慰他的家人說自己不會被處死，讓他們不要擔心。
開庭審判
1946年4月3日開庭審判，檢察官宣讀起訴書，列舉繆斌勾結日本侵略者、通敵謀反、爲害本國、擔任日軍特工和僞府要職達8年之久等一系列罪行。當訊問他叛國附逆的罪行時，繆斌態度仍然很自然，取出準備好的材料，爲自己辯護說：“蔣委員長曾說過，抗戰有種種途徑，除戰場外，策反也是重要的工作。本人雖然出任僞職，但身在曹營心在漢，曾與中央軍統局暗通消息，爲了救國搞軟性抗戰，做策反工作，謀求以敵制敵，促進敵人自己潰散。”
此外繆斌還一邊出示有關電報等證件，一邊口稱“敬之兄”，述說與何應欽等書信來往的密情。儘管檢察官一再聲明不要他陳述這些事，只要他供述在日僞政府任職期間犯下的罪行。但繆斌仍然按自己的思路說。最後不得不匆匆終止審訊，宣佈8日下午2時判決。
4月8日下午2時，審判長問過繆斌的姓名、年齡等之後，當庭宣判：“被告繆斌通謀敵國，圖謀反抗本國，處死刑，褫奪公權終身……”
宣判後，繆斌大呼：“判決完全與事實不符，一定要申請復判!”此後，繆斌的祕書和家屬一直在國民黨要員中進行賄賂，甚至把繆斌的保險汽車都送給了何應欽，但依然無果。
最終下場
1946年5月21日下午5點50分，繆斌在蘇州監獄被槍斃，從而成爲了第一個在抗戰勝利後被處決的漢奸——比陳公博伏法還早了13天。
