胡底被抓走後，他給歐陽毅寫過一封信，是由關押他的人送來的。信中說他被關在通訊營，張總政委找他談過話，對他還好。還說他的一床毛毯比歐陽毅的好，要送給他。讀到這裏歐陽毅明白了胡底的真實處境。胡底不敢寫張國燾虐待他的實情，但已經明白自己的日子不多了，所以要送歐陽毅毯子。歐陽將軍給他回了一封信，說毯子他自己最需要，留著自己用，還托來人給他捎去一條犛牛腿。
1935年9月，張國燾率部重回阿壩。黨中央仍繼續對張進行耐心的說服教育，勸其率領左路軍北上抗日。9月8日黨中央又致電張，要他顧全大局，以革命前途為重，馬上率軍北上。次日張複電黨中央，再次拒絕黨中央的勸告。黨中央即複電張，堅決表示：“北上方針絕對不應改變，左路軍應速即北上。”9月9日張國燾在複電黨中央之後，又背著黨中央密電右路軍政委陳昌浩率右路軍南下，並要“徹底開展黨內鬥爭”，企圖分裂和危害黨中央而自立中央。
9月中旬，當部隊行至阿壩藏族自治州的斯達壩與鬆崗之間，受張國燾迫害摧殘的胡底已走不動路，有人將此事報告了張國燾：“胡底走不動路了，怎麼辦？”張國燾便下令對胡底進行“處理”。在張國燾的詞彙裏，“處理”就是“處決”。張國燾的親信對此心領神會，便令保衛局的秘書長要保衛隊的隊長趁著部隊宿營到鬆崗之前，帶幾個戰士用繩子把胡底勒死。與胡底一起被秘密殺害的還有許克堅（李先念戰友），他們被害後，被草草埋於路旁河溝邊，親信事後報告了張國燾。
胡底被害時年僅30歲，這位中共情報和保衛戰線上的一代英傑，就這樣死於張國燾之手。
叛徒可恥 烈士千古
殺害胡底烈士的張國燾，後來成為可恥的叛徒。他對信仰的背叛，以及他的所作所為，為後人所不齒。
1938年4月4日是清明節，國民黨陝西省黨部向中共中央提出請求，希望中共派一名高級領導去黃帝陵掃墓。張國燾吵著要去，毛澤東隻好答應他。他乘祭黃帝陵之機逃出陝甘寧邊區，投靠國民黨。4月16日張國燾在武漢見到蔣介石，一副奴顏媚骨，張口便說：“兄弟在外糊塗多年，幾經周折，如今才明白世事，請委員長見諒……”陪同的周恩來立即針鋒相對地說：“你糊塗，我可不糊塗。”4月18日張國燾被中共中央開除黨籍。不久，他加入國民黨的特務組織——軍事委員會調查統計局，主持“特種政治問題研究室”、“特種政治工作人員訓練班”，從事反共特務活動。1941年起，他擔任國民參政會第二、第三、第四屆參政員。
胡底自參加革命以來，對黨忠心耿耿，出色地完成了黨交給的一次又一次的艱巨任務。他為中國革命事業，為保衛黨中央和黨的地下組織作出了卓越的貢獻。1945年，中共七大追認胡底為革命烈士，他的名字被載入大會印製的《革命烈士名人錄》。
抗日戰爭勝利後，張國燾一度出任國民黨政府行政院善後救濟總署江西分署署長。1948年6月在上海創辦《創進》周刊，繼續進行反共宣傳。同年11月去台灣，他在台灣並不如意，於1949年又轉居香港。
1956年中共八大召開後，張國燾注意到國內形勢寬鬆了許多，一直寄人籬下感到日子不好過的他，遂萌生了回內地的念頭。他通過各種渠道，向中共中央轉達了自己的請求。不久，中共方麵派人來了，告訴他：回去可以，但前提條件是承認錯誤。這個條件已經是夠寬容了！他雖早已料到有這樣的條件，但對方真的提出來時，他又猶豫了。他考慮再三，最後拿定主意不回去了。
張國燾的晚年，也十分悲慘。1966年，張國燾離開香港，投奔留學加拿大的大兒子。1968年移居加拿大多倫多。1977年12月，張國燾剛剛過了80歲生日，突然中風，從此臥床不起。1979年12月3日，張國燾因病去世，客死他鄉。
1981年11月17日，時任中共中央調查部部長的羅青長親自寫信給民政部部長程子華，認為胡底自1925年入黨之後，對黨無限忠誠，對敵人無比憎恨，以堅決勇敢、沉著機敏和卓越的才華，致力於黨的事業，建有特殊的功勳。還說他是中國共產黨初期情報工作戰線上的先驅，是紅軍時期傑出的文化教育工作者，應當追認為革命烈士。同年12月8日，國家民政部根據共中央調查部的建議，再次追認胡底為革命烈士。
叛徒可恥，烈士千古。曆史自會給每一個人一個公正的評價。全國解放後，毛澤東、周恩來等領導人曾經多次談到胡底和錢壯飛、李克農打進國民黨最高特務機關後，對黨做出的巨大貢獻。沒有他們的大智大勇，當時在上海的中央機關和黨的一大批領導人，都將不在了。多次被追認為革命烈士，這是對胡底最好的評價。