Ngày 9 tháng 3 năm 1945, Nhật đảo chính Pháp. Chính phủ Trần Trọng Kim được thành lập. Ông về sống ẩn dật ở biệt thự Hoa Đường bên bờ sông đào Phủ Cam, Huế.

Ông bị Việt Minh bắt giam ngày 23 tháng 8 năm 1945 và giam ở lao Thừa Phủ, Huế.

Ông bị giết sau đó cùng với nguyên Tổng đốc Quảng Nam Ngô Đình Khôi (anh ruột Ngô Đình Diệm) và Ngô Đình Huân (con trai của Ngô Đình Khôi).

Di hài ông được tìm thấy năm 1956 trong khu rừng Hắc Thú, và được cải táng ngày 9 tháng 2 năm 1956 tại Huế, trong khuôn viên chùa Vạn Phước.[4]

Thông tin về việc ai đã giết ông và nguyên nhân sự việc được lý giải theo nhiều giả thuyết khác nhau.

Cái chết của Phạm Quỳnh

• Cuốn Tác gia văn học Thăng Long Hà Nội từ thế kỷ XI đến giữa thế kỷ XX, mục về Phạm Quỳnh (1892-1945) cũng có một dòng: Đến Cách mạng Tháng Tám 1945 chính quyền nhân dân khép án tử hình[2].
• Có lệnh cấp tốc di dời Ngô Đình Khôi và Phạm Quỳnh ra khỏi cố đô đề phòng những chuyện bất trắc không hay sau này. Nhóm du kích áp tải đến một quãng rừng cách xa Huế thì nghe tiếng tàu bay Pháp ầm ì trên đầu tưởng đâu như tiếng máy bay thả biệt kích. Sợ không hoàn thành trách nhiệm di dời nên nhóm áp tải đã tự động thủ tiêu cả ba người mà không chờ chỉ thị của cấp trên[2]. Giả thuyết này không đề cập đến cấp trên là ai hay cơ quan nào ra lệnh[2].
• Có người cho rằng trong số người đi áp tải đó có người nhà Thượng thư Nguyễn Hữu Bài, người có mối hiềm từ lâu với Phạm Quỳnh nên đã lợi dụng việc này mà giải quyết ân oán[2].
• Có nguồn tin, vì Pháp cho biệt kích tìm Phạm Quỳnh nhưng nhóm này bị bắt và để lộ thông tin, và Phạm Quỳnh bị dân quân địa phương (Hiền Sĩ, Thừa Thiên, Huế) giết. Nhà văn Thái Vũ lý giải:

Mà lúc ấy trong dân chúng, buổi đầu cách mạng, cũng là trong ngày đầu chính quyền mới do dân làm chủ thì mấy tiếng Việt gian, diệt Việt gian kèm theo hành động lan truyền… khắp mọi nơi, nhất là đối với những người có "thành tích" thân Pháp.Mà hai cụ họ Phạm và Ngô thì rõ ràng quá, tránh sao lúc trong dân, chỉ mới hưởng 1 ngày đầu chính quyền cách mạng, còn căm thù bọn thống trị Pháp và đám tay chân người bản xứ của chúng, có hành động manh động. Đó hẳn là "nỗi uẩn khúc" cuối cùng của ông chủ báo Nam Phong…[5].

• Cái chết của ông đã được nhiều báo đưa tin ngay sau đó

Báo Cứu quốc của Việt Minh ngày 18 Tháng Bảy 1946 đăng "Khi ra pháp trường, Phạm Quỳnh đã tuyên bố: Tôi vẫn tin tưởng rằng nước Việt Nam phải có một nước như nước Pháp dìu dắt thì mới có thể đi tới văn minh và độc lập được", và theo báo này: sự thực Phạm Quỳnh trước khi nhận mấy viên đạn kết liễu cái đời phản quốc, đã co rúm người lại không nói được một câu nào. Theo chỗ chúng tôi biết, trong những ngày bị giam, một vài lần Quỳnh có nói..."Tôi vẫn tưởng rằng phải có nước Pháp thì nước Việt Nam mới tiến tới độc lập được. Tôi thật không ngờ nước Việt Nam lại có ngày nay"...có nghĩa là Quỳnh đã phải nhận rằng nước Việt Nam có thể dùng sức mạnh của mình đoạt được chính quyền"...Quỳnh là đại diện cho cái tàn lực của đẳng cấp phong kiến Việt Nam...Phong trào giải phóng Tổ quốc do đại chúng chủ trương càng dâng lên cao, đẳng cấp ấy lại càng bám riết lấy kẻ thù hôm trước để hòng kéo dài những ngày tàn tạ...Dưới cái quyền uy hống hách của đế quốc, lắm lúc họ cũng cảm thấy chua sót cái số kiếp hèn hạ, nhỏ nhen của họ. Nhưng họ biết làm sao khi tinh lực đẳng cấp họ đã khô kiệt!...Quỳnh đã diễn giải sai lầm sự khiếp nhược của mình ra sự khiếp nhược của dân tộc,...Những bài học của sự thật, sự thực đẫm máu của lịch sử, cho đến ngày nay vẫn chưa làm mở mắt nhiều kẻ nhất định ẩn lấp ở trong cái hào lũy thành kiến gây ra bởi những đặc quyền, đặc lợi của đẳng cấp...Họ quan niệm sự vật một cách rất ngây thơ. Họ tưởng những kẻ vẫn nhởn nhơ ở trên thượng tầng xã hội là những kẻ làm cho xã hội tiến hóa. Họ lầm. Những kẻ mà trên trường kinh tế đã trở thành một bày lũ ký sinh chỉ có thể là những chông gai ở trên đường tiến hóa, họ chỉ có thể chờ ngày mà xe tiến hóa nghiến nát họ đi hay gạt họ ra ngoài dìa lịch sử[6].