1966年，“文化大革命”爆發後，彭德懷又遭到林彪、“四人幫”xx集團的無端誣陷和嚴重迫害，被紅衞兵從成都押回北京，慘遭批鬥、關押，他據理鬥爭，堅貞不屈;由於長期的摧殘和折磨，他身患結腸癌，於1974年11月29日14時52分在北京含冤辭世，時年76歲。
1974年12月17日，彭德懷的遺體從301醫院被祕密送往火葬場火化。為了掩蓋事實，這份火化的申請單上寫的是：“申請人：王奎，住址：301，與死亡人關係：父子，死亡人姓名：王川，男，76歲，印號○○一二六九○。”
1978年11月中共十一屆三中全會為他平反昭雪，恢復名譽;同月24日，中共中央在北京人民大會堂為他與陶鑄同志同時舉行了隆重的追悼大會，鄧小平同志親致悼詞。