Năm Trinh Minh thứ 2 (588), Trần Hậu Chủ quyết định phế Thái tử Trần Dận (陈胤), lập Thủy An vương Thâm làm Thái tử thay thế. Sang năm sau (589), nhà Tùy dẫn quân tấn công Nam triều, Tấn Vương Dương Quảng bao vây kinh đô Nam Trần. Trần Hậu Chủ bước đường cùng phải dẫn Trương Lệ Hoa và Khổng Quý tần nhảy xuống một cái giếng cạn ở Ngự Uyển để trốn quân Tùy. Cuối cùng bị bắt gọn.

Dương Quảng cũng suýt bị mỹ nhân hớp hồn, toan đưa bà về làm phi thiếp, Trưởng sử Cao Quýnh can ngăn: "Năm xưa Chu Vũ vương phạt Trụ, ra tay giết Đát Kỷ. Nay quốc triều bình định Trần triều, không thể dung túng Trương Lệ Hoa". Sau đó, Cao Quýnh sai người đưa Lệ Hoa đến suối Thanh Khê, ra tay giết chết. Năm đó bà 37 tuổi[6][7]. Tương truyền, Trương Lệ Hoa trước khi bị hành quyết có di ngôn xin táng tại Tần Hoài, vì tự nhận thân phận thấp hèn, không thể táng cùng Hậu Chủ. Di hài bà sau đó được táng ở một cái giếng trời ở trên nguồn thượng sông Tần Hoài, dân gian tôn thờ làm [Bát nguyệt Quế hoa Hoa thần; 八月桂花花神].