Trong khoảng thời gian từ tháng 3 tới tháng 5 năm 1955, tình hình tại Sài Gòn trở nên rất căng thẳng. Mâu thuẫn gay gắt về cả quyền lực chính trị lẫn kinh tế khiến đụng độ vũ trang giữa phe Chính phủ và Liên minh lực lượng vũ trang giáo phái cùng Bộ đội Bình Xuyên[17] là khó tránh khỏi. Thủ tướng Diệm kiên quyết tiêu diệt lực lượng vũ trang đối lập, còn lực lượng Giáo phái nhờ vào sự hậu thuẫn của Pháp cũng quyết không chịu nhượng bộ. Thủ tướng Diệm đưa vào Sài Gòn các đơn vị trung thành gồm 3 Tiểu đoàn Nùng, rồi 2 Tiểu đoàn Dù dưới quyền Đại tá Đỗ Cao Trí. Các đơn vị này cộng với đơn vị của tướng Trình Minh Thế (Cao Đài Liên minh) và 2 đơn vị Giáo phái Hòa Hảo (quy thuận Chính phủ Quốc gia) của Đại tá Nguyễn Văn Huê và Thiếu tá Nguyễn Văn Đày làm cho cán cân lực lượng nghiêng về phía quân Chính phủ, so độ 4.000 đến 5.000 quân Bình Xuyên tại vùng Sài Gòn - Chợ Lớn. Ngày 8 tháng 3 năm 1955, 7 Tiểu đoàn quân đội Quốc gia Việt Nam bắt đầu hành quân tiêu diệt lực lượng đối lập là đảng Đại Việt tại Quảng Trị, và tới ngày 25 tháng 3, quân Dù mở cuộc tấn công vào phe đối lập tại Sài Gòn, nhưng Cao ủy Pháp là tướng Paul Ely cùng tướng Lawton Collins (Mỹ) gây sức ép buộc quân Chính phủ phải ngưng chiến. Tuy nhiên, thế lực của quân Chính phủ được củng cố lên nhiều khi ngày 29 tháng 3, tướng Nguyễn Thành Phương, Tư lệnh các lực lượng Cao Đài, tuyên bố ủng hộ Chính phủ. Tình hình căng thẳng giữa hai bên kéo dài, các thỏa hiệp do Pháp và Mỹ làm trung gian đưa ra đều bị hai bên bác bỏ, tới ngày 26 tháng 4 xung đột quân sự bùng nổ trở lại. Quân đội Chính phủ nhanh chóng đánh tan sức kháng cự của quân Bình Xuyên, tới cuối tháng 4 quân Bình Xuyên hoàn toàn bị đánh bại, bị đẩy khỏi thành phố, bị quân chính phủ truy kích.

Ngày 2 tháng 5 năm 1955, ông được giao chỉ huy 1.300 quân, vượt kinh Tàu Hũ tiến vào cầu Tân Thuận hành quân truy nã lực lượng Bình Xuyên của Thiếu tướng Lê Văn Viễn (tự Bảy Viễn) tại Khánh Hội, Sài Gòn. Chiều ngày 3 tháng 5, ông bị tử thương khi đang ngồi trên xe Jeep tại dốc cầu Tân Thuận do một viên đạn Carbine bắn sẻ từ phía sau trúng phía dưới tai phải xuyên thẳng qua đầu trổ ra mắt bên trái. Hưởng dương 33 tuổi.[18]

Thi hài ông được Đại úy Tạ Thành Long[19] (Chánh Văn phòng kiêm Sĩ quan Tùy viên của tướng Thế) đưa về trụ sở của Liên minh ở số 55 đường Trương Minh Giảng, Phú Nhuận, Sài Gòn bằng xe cứu thương Quân đội (Thủ tướng Diệm bật khóc khi nghe bào đệ là ông Nhu báo hung tin này). Ngày 4 tháng 5, linh cữu được quàn tại Tòa Đô sảnh Sài Gòn (sau cải danh thành Tòa Đô chính) ở đường Lê Thánh Tôn. Ông được truy thăng Trung tướng và truy tặng Đệ tam đẳng Bảo quốc Huân chương kèm Anh dũng Bội tinh với nhành dương liễu.

Sáng ngày 6 tháng 5, lễ phủ Quốc kỳ Quốc gia Việt Nam và cử hành Quốc táng. Linh cữu được đặt trên một chiếc xe thiết giáp danh dự, di chuyển từ Sài Gòn về đến Tây Ninh (Thủ tướng Diệm tiễn đưa tới Chợ Bến Thành, sau đó ông Ngô Đình Nhu tiễn đưa về tới nơi an táng tại nghĩa trang Liên minh, núi Bà Đen, Tây Ninh). Về sau Liên minh đúc tượng đồng, đặt ngay nơi phần mộ. Dưới bức tượng có khắc ghi 4 câu thơ của Cố vấn Nhị Lang Lê Khắc Hoài:

Sau khi chết, tên ông được đặt cho con đường dọc suốt Quận 4 Sài Gòn cho tới năm 1976.

Con trai Trình Minh Thế là Trình Minh Sơn, cư ngụ ở Canada, khi trả lời báo Asia Times cho rằng cha mình bị giết bởi một khẩu súng lục chĩa vào gáy. Ông cũng cho biết Trình Minh Thế đã bị bắn hai phát, chứ không phải một như thông tin chính thức mà giới truyền thông Quốc gia Việt Nam đưa ra lúc bấy giờ. Ông cho rằng cha mình đã bị ám sát bởi chính quyền Ngô Đình Diệm để ngăn chặn khả năng ông trở thành phe đối lập với chính quyền.[20]