Po lądowaniu aliantów we Francji (operacja Overlord) i rozpoczęciu francuskiego powstania narodowowyzwoleńczego wycofujący się Niemcy zabrali do Rzeszy szefa Państwa Francuskiego Philippe’a Pétaina i premiera Pierre’a Lavala, którzy uznali się za jeńców i nie podjęli czynności politycznych. W październiku 1944 został zaocznie skazany we Francji na karę śmierci. W maju 1945 przedostał się samolotem do Hiszpanii, skąd jednak został wydalony do Austrii, gdzie został zatrzymany przez Amerykanów i przekazany Francuzom. Sądzony w pośpiesznym procesie już po wyzwoleniu Francji, został skazany na karę śmierci i rozstrzelany 15 października 1945 na dziedzińcu więzienia we Fresnes. Charles de Gaulle nie skorzystał z prawa łaski. Kilka godzin przed egzekucją Laval próbował popełnić samobójstwo, zażywając cyjanek potasu, który miał przy sobie przez kilka lat, został jednak odratowany. Przyniesiono go na miejsce stracenia na noszach, posadzono na krześle i rozstrzelano. Jego ostatnimi słowami tuż przed wykonaniem wyroku był okrzyk: „Niech żyje Francja!”.
Został pochowany w nieoznaczonym grobie na cmentarzu w Thiais, a w listopadzie 1945 przeniesiony na paryski Cmentarz Montparnasse. Był jedynym francuskim premierem, który został stracony.