其实韩复榘的下属并没有发觉情况有什么不对劲。当晚散会时，负责会务的一位中校军官宣布，委员长晚七时请与会人员吃饭。孙桐萱与韩的幕僚刘书香、张国选以及旅、团长等十余人直接去了饭馆，饭后各自回住所休息。他们以为韩复榘参加蒋介石的宴请去了。

孙桐萱与刘书香、张国选同住在牛敬廷的房子里，夜里两三点钟时，蒋伯诚突然来了，告诉他们说：

“向方被扣了！”

三人都大吃一惊。蒋伯诚对孙桐萱说：

“走吧，蒋先生找你谈话。”

走到院子里才知道，住所已经被军警包围，韩复榘的手枪团卫队也早已被军警控制。

来到蒋介石下榻的袁家花园，蒋介石表现得很亲切，招呼孙桐萱坐下后说：

“韩向方不听命令，不能再叫他回去指挥部队了。”

孙桐萱担心韩复榘有生命危险，赶紧说：

“委员长，韩司令在北伐时为国家出过力，立过功。只是他个性太强，有不周到的地方，请委员长原谅他，无论如何留下他的性命。不叫他指挥部队，叫他休息休息也好；或者叫他留在委员长身边，叫他力改前非，以观后效；或者叫他出国。”

“好！好！考虑考虑。”蒋介石拿出几条写好的手令递给孙桐萱，接着说，“你任第三集团军副总司令，曹福林任前敌总司令，于学忠兼第三集团军总司令，你听于学忠指挥，马上回曹县，整顿部队，继续抗战。”

蒋介石当晚也召见了于学忠。

稳住第三集团军将领后，蒋介石连夜下令：由于第三集团军连续失守济南、泰安、兖州以后，又擅自退到济宁、曹县一带，津浦线兖州至徐州沿线空虚无兵，形势危急，令第二十二集团军星夜调动，在开封以东兖州以南的藤县一带布防，拒止敌人南下。

在第二天下午召开的军事会议上，蒋介石宣布了韩复榘的四大罪状：一、不听命令，擅自撤退；二、保存实力，拥兵自重；三、收缴民枪；四、贩卖鸦片。并宣布韩复榘已被撤职查办，押往武汉。

到武汉后，韩复榘被关押在行营大楼里，由王兆槐带特工看守。1月21日起，由何应钦、何成浚、鹿钟麟等人组成会审法庭，对韩复榘先后进行了三次审讯。

在法庭上，韩复榘的表现也堪称一绝。

何应钦问：

“你身为山东省主席兼第三集团军总司令，为何擅自放弃山东，致使济南、泰安等地接连失陷？”

韩复榘听罢，理直气壮地反问：

“济南失陷由我负责，那南京失陷由谁负责？”

何应钦又问：

“你有了两个老婆，为何又娶日本女人？”

“那是部属跟我开玩笑，叫的日本条子，逢场作戏有何不可？”

“政府三令五申禁鸦片烟，你为什么还贩卖烟土？”

“那是人家送给我的，难道不能卖吗？”

韩复榘的态度，让所有想为他求情解脱的下属无能为力。

2月24日，王兆槐与看守韩的两名特工来到韩的房间，告诉他说：

“韩主席，何部长请你去谈话。”

“有什么好谈的？还有完没完？”

韩复榘死到临头，仍是一副蛮横霸道的“鲁中王”派头。跟随王兆槐出门后，在楼梯拐角处，他看到院子里站着几名荷枪实弹的军警，方知大难临头。他一直以为大敌当前，蒋介石不至于把他怎样，最多撤职查办。上海、南京，失守的城市多了，有哪个受到了查办？没料到蒋介石会拿他开刀，杀鸡给猴看。

他说了句“我回去换双鞋”，便立马转身向回走。就在他刚刚转过身去的一刹那，身后的特工一甩手就是几枪，韩复榘在枪声中倒地，当场毙命。

而韩复榘的“盟友”刘湘，却已先他一步而去。在审讯韩复榘期间，何应钦曾到万国医院看望刘湘，说起韩复榘被扣押之事，刘湘大惊失色，急问为什么。何应钦说：“他的部队要开到襄樊去。”刘湘知道事情已经败露，在何应钦离开十分钟后，即大口吐血，昏迷不醒，三天后不治身亡。

蒋介石怒杀韩复榘，无论人们怎么议论，对那些不听调遣、拥兵自重的地方军阀和将领，都是一个不小的震慑。在此后的台儿庄战役乃至徐州会战和武汉会战中，不少地方部队将领以及中央军将领拼死抗敌，与此杀一儆百不无关系。

李宗仁在回忆录中评价说：“此事确使抗战阵营中精神为之一振。”

羁押杨虎城、抓捕韩复榘，戴笠做得有条不紊，在蒋介石心中又增加一个砝码，也渐渐有了蒋介石的佩剑之称。