在湘鄂边苦战时，段德昌曾多次与“左”倾路线作过针锋相对的斗争，而湘鄂西中央分局却错误地认为，湘鄂西苏区之所以失守，是由于暗藏在党、苏维埃政府和红军中大批“改组派”的破坏。到1933年3月，湘鄂西中央分局主要负责人夏曦不顾环境危艰，又在分局扩大会上提出继续“肃反”，解散党、团组织和“创造新红军”的错误主张。段德昌气愤地说：“你谁都不相信了，连党你也不相信了，你把红军搞完了，苏区搞完了，你是革命的功臣还是革命的罪人？”但夏曦却仍然坚持错误意见，并在第三次“肃反”中，将段德昌错定为“改组派”而强行逮捕。审讯中，任凭施加多大压力，段德昌始终都是那么几句话：“我对党是忠诚的”“共产党员砍脑壳也要说真话”“历史会对此作出公正结论的”“中国革命一定会胜利”。1933年5月1日，段德昌被错杀于巴东县金果坪江家村，时年29岁。

　　1945年，中共六届七中全会全面清算了王明“左倾”路线的错误。作出了《关于若干历史问题的决议》，同时，为段德昌同志进行了平反昭雪。1952年，毛泽东主席为段德昌亲属签发了中央第一号《革命牺牲军人家属光荣纪念证》，1953年和1983年，湖北鹤峰县和湖南南县先后为段德昌烈士修建了烈士墓和纪念碑，以深切怀念这位杰出的红军将领。