在1954年第一届全国人民代表大会上，李立三被免去劳动部长职务，1959年当选为政协第三届全国委员会常务委员。李立三以满腔热情努力工作，投身于工会和工业管理。50年代末，他到东北考察后提出“两参一改三结合”的工业民主化管理原则，被毛泽东概括为“鞍钢宪法”，为新中国的解放与建设作出了自己的贡献。
在史无前例的“文化大革命”中，李立三的问题被升级为“反革命集团”，李立三成为“勾结一小撮党内走资本主义道路当权派和牛鬼蛇神，进行一系列里通外国的反革命罪恶勾当，为刘少奇的篡党篡政篡军活动忠实效劳”。 在没有任何组织手续的情况下，李立三被剥夺了工作权利。在半年多的时间里，几乎每次调查，每一次审讯批斗，都与刘少奇的所谓“罪行”有关。但是，李立三任逼供也好，诱供也好，“车轮战术”也好，他自始至终顶着压力，忍受折磨，始终坚持实事求是的原则，不作伪证，不为自己过关而诬陷别人，他成了“顽固不化、无药可救”的“阶级敌人”。李立三保持了一个真正共产党人的风骨与志气，不向林彪、“四人帮”反革命集团屈服，遭受到了无情的批判打击与迫害。
1967年6月22日，造反派按原计划继续审讯李立三，同时通知他参加下午还将举行的批斗会。李立三用近乎哀求的语气说，他身体不好，上午需要休息，下午的批斗会实在也不能参加。造反派做了让步，允许他上午休息，但下午的批斗会必须参加！当时的李立三已经68岁了，而且还患有高血压等多种疾病。平均每个月要被批斗7次以上，这么大年纪的人怎么能顶得住？！在精神和病魔的双重压力下，他实在承受不了这样的折磨。在别无选择的绝望中，在造反派私设的牢房里，他吞食了大量安眠药而离开人世。