1944年11月，汪精衛(wèi)病死于日本，根據(jù)汪精衛(wèi)赴日就醫(yī)前的手諭，周任偽行政院副院長，并主持偽全國經(jīng)濟委員會，兼任偽上海市市長。汪死后，周佛海密電重慶當局，得到同意后才走馬上任。周佛海利用所控制的武裝，在上海及杭州一帶部署軍事力量，阻止共產(chǎn)黨軍隊進入上海等地，這正適應(yīng)了蔣介石在抗戰(zhàn)勝利后的需要。

1945年8月15日，日本宣布無條件投降，歷時5年4個月的南京汪偽政權(quán)解散。周佛海在得到日本投降的消息后，立即向蔣介石拍了急電，表示將他控制的１萬多人的武裝，以及“完整”的上海奉給蔣介石，并乘機向蔣介石表忠心，“職與其死在共產(chǎn)黨之后，寧愿死在主席之前”。周佛海曾是蔣的親信，為蔣鞏固統(tǒng)治立下功勞，因此蔣介石接電報后很高興，立即嘉獎周佛海。

國民黨軍事委員會委員長侍從室奉蔣介石之命，任命周佛海為軍事委員會上海行動總隊總指揮，令其指揮所屬稅警總團、上海市保安隊及警察，以及杭州地區(qū)偽十二軍等，負責維護上海、杭州一帶治安，阻止新四軍武裝收復滬杭地區(qū)。后又應(yīng)周佛海的請求，任命他為行動總隊司令，全權(quán)指揮駐滬杭偽軍。

1945年9月30日，周佛海隨戴笠乘專機到重慶，住在戴笠的私宅白公館，從此被“軟禁”起來。1946年4月，國民黨當局先后開始了對漢奸的公開審判，受到審判的繆斌、陳公博、梅思平、褚民誼、林柏生、陳璧君等分別被判以死刑、無期徒刑或有期徒刑，受到應(yīng)有的懲處。可周佛海未受到審判，引起社會各界的強烈不滿。迫于外界的輿論壓力，國民黨當局不得不逮捕周佛海，把他關(guān)押在南京監(jiān)獄。國民黨南京高等法院于1946年10月公審周佛海，同年11月7日，判周佛海以“通謀敵國，圖謀反抗本國，處死刑，褫奪公權(quán)終身”。后由于楊淑慧及顧祝同、陳立夫、陳果夫等人的出面周旋，蔣介石念其為重慶方面做過“貢獻”，1947年3月26日，國民政府下達主席令，特赦周佛海為無期徒刑。

周佛海被特赦無期徒刑后，曾經(jīng)高興了一陣，但想到今后終身監(jiān)禁在這陰森的牢房里，心里也不是滋味。周佛海關(guān)在監(jiān)房的時間一長，回想母親也病故在息烽監(jiān)房里，內(nèi)心日夜恐慌，自己也病痛纏身。1948年初，周佛海心臟病復發(fā)，保外就醫(yī)被拒。同年2月28日，曾經(jīng)風光一時，權(quán)傾一時的周佛海病死于南京老虎橋監(jiān)獄，終年51歲。周佛海去世后，尸體草草葬于湯山的永安公墓。20世紀80年代，周佛海日本籍妻子新田杏子寄錢給周佛海后人，周佛海的孫子周祖沙利用這筆錢在涼水井鎮(zhèn)窩溪村修建了周佛海墓。墓內(nèi)只有一套國民黨軍服。整個墓占地面積15平方米，地處偏僻，交通不便，墓側(cè)石圈現(xiàn)已出現(xiàn)裂隙?？蓢@周佛海一時的風光早已不在，只不過留下一頁不光彩的罵名永留史冊。