Khi Mao tiến hành Đại nhảy vọt, Trương Văn Thiên là người dám chỉ trích Đại nhảy vọt và phong cách lãnh đạo của Mao Trạch Đông, ông quan điểm thà nói lên sự thật rồi chết còn hơn sống thảm hại như một vật vô tri, vô giác.

Tại hội nghị Lư Sơn, ngày 23/7/1959, Mao Trạch Đông triệu tập cuộc họp mở rộng Bộ Chính trị để lên án một số thành phần trong và ngoài đảng đang câu kết với nhau để công kích sự lãnh đạo của đảng. Sau đó, một quyết định nghiêm khắc của đảng đã được thông qua, theo đó Trương Văn Thiên, Bành Đức Hoài, Hoàng Khắc Thành[1], Châu Tiểu Châu[2] bị quy là hữu khuynh.

Ngày 16/8/1959, Hội nghị ra nghị quyết nêu rõ: Cần đưa Bành Đức Hoài, Trương Văn Thiên, Hoàng Khắc Thành, Chu Tiểu Châu ra khỏi các cương vị công tác của họ trong Bộ Quốc phòng, Ngoại giao và tỉnh Hồ Nam, song vẫn giữ các chức vụ của họ trong Bộ Chính trị và Ban Chấp hành Trung ương. Năm 1969, Trương Văn Thiên bị Cách mạng Văn hóa quy là Bè lũ Chống Đảng và bị bắt đưa tới Vô Tích, Giang Tô. Ông chết trong tù vào ngày 01 Tháng Bảy 1976. Cho đến khi thời kỳ Đặng Tiểu Bình lãnh đạo Đảng ông mới được khôi phục danh dự.