张蔚林的逃离，让戴笠心生疑窦，他产生了警觉，不仅立刻派人四处追寻张蔚林，还派人去搜查张蔚林和张露萍的住处。这下，搜出了一个记录本，上面记有军统局在各地的电台配置和密码，还搜出了一本张露萍的笔记，连“七人小组”的名单也搜了出来，这下，“七人小组”彻底暴露。
然而，戴笠迅速封锁了消息，并借张蔚林的名义，给张露萍发了一封电报，电报中写道“兄病重望妹速返渝”。张露萍接到电报后，给中国共产党南方局写了一封信，说明此事，然后迅速从成都赶往重庆。而凑巧的是，中国共产党南方局同时也安排张蔚林回到军统继续潜伏，大家都以为“七人小组”还没有暴露，张蔚林被送往军统稽查处不过是工作过失而已，并不会影响潜伏的全局。
就这样，张蔚林和张露萍，都回到了军统局。为了请戴笠对自己从轻处罚，张蔚林一回到军统局，就找到了军统局的副处长董益三，他本想拜托董益三在戴笠面前为自己求情，可哪里想到，他刚刚走进董益三的办公室，董益三就命手下特务将他抓捕。而返回军统局的张露萍，和冯传庆、杨光、陈国柱、王锡珍、赵力耕，也全部被戴笠手下的特务抓捕。“七人小组”就这样集体被捕，无一逃脱。
红岩英烈张露萍
“红色电台案”发生后，蒋介石暴怒，责令戴笠严厉查处相关人员，并深挖中国共产党重庆地下组织。戴笠为了找到重庆的共产党地下组织，故意释放了张露萍，然后派军统特务暗中盯梢张露萍。这一次，张露萍并没有被戴笠的阴谋蒙蔽，碰到了认识的地下党员不理不睬，路过重庆的八路军办事处时也假装不知道。最后，戴笠无可奈何，只好亲自提审张露萍，他以为这个19岁的姑娘，只要稍加用刑，就会承受不住，全部招来。然而，无论特务们用皮鞭打，用烙铁烫，用电刑椅，用死镣钉，张露萍还是一句话不说。
1945年7月，戴笠在派手下特务对张露萍百般折磨却策反无果后，终于决定将张露萍等七人一并枪杀。
1945年7月14日，关押张露萍的“义斋”的管理员打开牢门，对张露萍说：“‘253’，你收拾一下，今天要送你到重庆去开释。”
从1940年到1945年，张露萍一直被戴笠关押在被军统称为“大学”的息烽集中营里，监号“253”。息烽集中营的规模和地位，是国民党所有监狱中最高的。在抗战时期，息烽集中营被军统称为“大学”，“渣滓洞”等其他牢狱被军统称为“中学”或“小学”。可以说，位于贵州省息烽县城南6公里的息烽集中营，是抗战时期军统的“天”字第一号监牢，是抗战期间国民党关押中共党人和爱国进步人士的最大的秘密监狱，与重庆白公馆、渣滓洞集中营、江西上饶集中营同为抗战期间国民党设立的四大集中营。息烽集中营对外挂牌是“国民政府军事委员会息烽行辕”。息烽集中营从1938年11月建立至1946年7月撤销，先后关押了1200多人，秘密处决和折磨致死600多人，人们熟知的罗世文、杨虎城、杨拯贵、宋绮云、黄显声、马寅初，还有广为人知的电影《烈火中永生》的“小萝卜头”，都曾被关押在这里。而且当时，“小萝卜头”还称呼张露萍为“253妈妈”。
张露萍在生命的最后时刻，没有丝毫畏惧，她和难友们握手告别后，毅然走向了刑车。
当刑车行至距息烽县城三公里的半边街时，突然转弯，在快活岭军统特务的被服仓库前停下。最后，张露萍在被服仓库被军统特务枪杀。
狱友李任夫，在张露萍被害当晚，在一块小小的牛角片上刻下了“253/1945/7/14”一行字，以悼念年仅24岁的女英雄张露萍。
1948年7月，中国人民解放军进军江南和西南，国民党云南省政府主席卢汉发动起义，逮捕了参与杀害张露萍等人的国民党军统特务徐远举、周养浩等人，随即将其押往当时已经解放的重庆，交由中国人民解放军西南公安部关押审理。至此，杀害张露萍的特务头目终于得到了历史的惩罚，得到了人民的制裁。