孙殿英被解放军俘虏后，押送到了刘伯承司令的指挥部。刘伯承立即亲手给他松绑，并对众人说：“我们不应该忘旧情，抗战时孙段英是一个军长，在八路军一二九师惩罚磨擦专家朱怀冰时，他曾让过路，热情地请首长吃过饭，以后又主动送给八路军一些枪支弹药。”
接着，刘伯承又请孙殿英吃了一顿饭。席间大家谈笑风生，孙殿英对此非常感激，一再感谢解放军不杀之恩。
后来，当把孙殿英送到后方时，由于当地老百姓对于孙殿英十分仇恨。刘伯承特地把保卫处长张之轩找来，亲自向他交代任务说：“这一带情况很复杂，搞不好，半路上会被人劫了去。押送时，你要亲自去。一定要保证安全，不能出事！”
对于孙殿英，战俘管理处也是非常照顾。给孙独立安排了一个房子，而其他战俘则是几个人住一间房子，给孙殿英买鸦片缓解其痛苦。
在党和人民的耐心教育下，孙殿英逐渐恢复人性，决心悔过，但终因中毒太深，鸦片毒紧扩散，不可教药。于1948年2月死于武安县牛头村，葬在该村后江沟南崖根。
