抗日战争全面爆发后，在日军向北平大举进攻之时，驻通县的“冀东防共自治政府”所辖的保安队第1、第2总队官兵，在总队长张庆余、张砚田率领下，于同年7月28日反正，当晚他们封闭城门，断绝城内交通，切断邮电联系，占领“冀东防共自治政府”。起义军击毙日本特务机关长细木繁及所有日本顾问。接着，起义军攻进孔庙捉拿殷汝耕。殷慌乱中爬上贮银厨顶，蜷缩着身子躲了起来。起义军遍寻不着，就对殷的勤务兵说：“你不交出殷汝耕，非严惩不可！”勤务兵为了保命，就朝厨顶佯言道：“长官，请出来吧，张大队长迎接你来啦！”殷信以为真，忙从厨顶一跃而下，当即束手就擒。
次日夜，起义军押解殷汝耕向北平进发。不料，囚车忽被从北平杀出的日军冲散。殷汝耕乘机逃脱，后由日军藏进北平“六国饭店”内。“通州事件”中殷汝耕虽保住了性命，但日子并不好过。细木繁的妻子为了替丈夫报仇，向日军指控“殷与起义军串通”，她说：“如果不是串通，为何殷汝耕没被杀死？”日军中也有人主张立即枪毙殷汝耕。最后，以“对事件阻止不力”为由，由日本宪兵队将他关进看守所。但日本军政头目对于奴颜媚骨的殷汝耕，还是持保护态度，终于宣布“无罪释放”。他感激涕零，表示忠心为日本主子效劳。汪伪政权成立后，他又应汪精卫之邀赴南京，先后担任伪“全国经济委员会特派委员”、伪“治理运河筹备处主任”、伪“治理运河工程局局长”等职。
日寇投降后，殷汝耕于当年12月5日被收押于北平炮局胡同陆军监狱。1946年6月26日被空运至南京，次日对他进行公审，有2000余人到庭旁听。殷汝耕深知自己罪恶深重，但又存侥幸心理。他挖空心思，罗列了条条“协助抗战”的功绩，写出数万言《自白书》，竭力美化自己，为所犯罪行辩解。
1947年7月，南京高等法院作出判决：“殷汝耕连续通谋敌国，图谋反抗本国，处死刑，剥夺公权终身。全部财产除了留下家属必需的生活外全部没收。”殷汝耕不服，数次申请复判，均被驳回。
同年12月1日决定对殷执行枪决，执行庭设在南京可容万人的朝天宫大殿，这天殿内殿外挤满观看的市民。随后，殷汝耕被押上囚车驶向老虎桥监狱，在法警监押下走向刑场。
此刻，他忽而口念金刚经：“一切有为法，如梦幻泡影，如露亦如电，应作如是观。”忽而大声叫喊：“本人并非叛国，我的心还是向着国家的。”但这一切均无济于事。执行人以小手枪对准殷脑后，弹从左额出，一枪未断气，再从鼻梁补上一枪，终毙命。这个中华民族的千古罪人，就此结束了可耻的一生。