1968年， 张志新 曾对同事透露自己对文化大革命“很多事情不能理解”，遭同事秘密举报为反对文化大革命。不久，中共辽宁省委宣传部将张志新和3万多工作人员送到盘锦的干校学习改造。干校指责张志新反对文化大革命，并成立专案组对其进行批斗。张志新曾在批斗会上说：“强迫自己把真理说成错误是不行的，让我投降办不到。人活着，就要光明正大，理直气壮，不能奴颜婢膝，低三下四。我不想奴役别人，也不许别人奴役自己。不要忘记自己是一个共产党员，不管出现什么情况，都要坚持正义，坚持真理，大公无私，光明磊落……”，并在批斗会上对文革打击刘少奇等大批干部提出质疑，同时认为不应该对毛泽东进行个人崇拜。1969年9月18日，张志新以反革命罪被捕入狱[3][4][5][6]。

张志新在狱中坚称自己无罪[5]，并写下《一个共产党员的宣言》

对关系党和国家前途命运的一些问题发表意见，提出看法，这是忠于党的表现，是一个普通党员对待路线斗争应尽的义务和权利。

——[6]

张志新在监狱备受折磨，监狱工作人员用铁丝钳住她的舌头和嘴巴，把拖布往里面噻。她的双手被反铐在身后，背上背着18斤重的铁锤，脚上带着脚镣，辽宁省的政治官员多次在狱中殴打张志新，将其头发拔光，有报道称政治官员多次派遣男犯人对其实行强奸、轮奸[7][2][8] 之后张志新写下遗书，准备自杀。被发现后严加监视，并且把她绑起来召开批斗会，批判她“以死向党示威对抗运动”。法院下达的离婚判决书送到监狱，张志新平静地说：“离不离婚，对我来说已经没有什么意义了。”[9]

1970年5月，张志新被辽宁当局以“反对毛泽东主席、反对江青同志，为刘少奇翻案”的罪名判处死刑，报送辽宁省高级人民法院核准[5]。

辽宁省高级人民法院的谢越在1979年接受陈禹山采访时回忆：辽宁省高院军管会把张志新案首先给一处副处长高振忠审。高振忠认为“毛主席指示‘一个不杀，大部不抓’，张志新是动口不动手的，不搞破坏的。在组织会议上，党员在党的会议上发表自己的看法，构成犯罪吗？要判张志新劳改。”他考虑判两年以上有期徒刑，经研究得到认可，誊抄审判意见稿时把刑期改为15年[5]。但是，张志新在关押期间谩骂监狱长。喊出“打倒毛泽东”的反动口号。此事惊动了辽宁省最高负责人、沈阳军区司令员陈锡联，他发话说：“留个活口，当反面教员，不杀为好”。于是改判张志新无期徒刑，投入沈阳监狱强迫劳动改造[10]。

1973年11月16日，监狱组织犯人参加一次批林批孔大会，报告人在批判林彪推行“极右路线”时，此时精神已经失常的张志新站起来喊：“中共极右路线的总根子是毛泽东。” 因此被认定“仍然顽固坚持反动立场，在劳改当中又构成重新犯罪”，被提请加刑，判处死刑，立即执行。[10][11]