1975年4月4日早上，沈阳监狱，枪决前，"张志新被按倒在地，在颈背垫上一块砖头，不麻醉不消毒地用普通刀子割断了喉管"。辽宁当局这样做，是怕她在公判台上和刑场上当众喊冤。她是辽宁省委宣传部的干事，这年四十五岁，有一个女儿、一个儿子。
1968年前后的一个星期天，她到一个同事家借江青的讲话资料，同事劝她站到自己这一派来。她说，她考虑的不是这一派那一派，是文化大革命本身，文革有好多问题她不能理解。同事当天就向派里的头头汇报，写成文字，装进了她的档案。不久，省直机关干部下放到盘锦五七干校，她在干校被揪出来，成立了专案组挖她的"黑思想"。专案组整理的"张志新反动言论"里有这样几句："再过十年人们看我们现在和党的领袖的关系，就像我们现在看以前的人信神信鬼一样可笑""对谁也不能搞个人崇拜；毛主席也有错误，集中表现于大跃进、三面红旗的问题上"。那几个人把记录稿递给她，问这些是不是她的观点。她看了一遍，说："是我的观点。不过你们记的不完整，我可以再给你们写一份。"
1969年1月5日晚上，她给丈夫曾真写了一封信："结婚十四年我们生下了一男一女，我没有也无力完成自己的义务，希望你很好地抚养下一代……彻底把我忘却，重新开始新的生活！……对不起你。"她准备自杀，被发现，罪加一等。9月，她被捕入狱，曾真和两个孩子被遣送农村。女儿林林给她写信："妈妈，我和弟弟都很想您。我求求您：您承认错误吧！您承认了错误就是我的好妈妈了。"她回信一句："妈妈一定坚持真理，修正错误，做个好妈妈。"
办案人员后来说，逮捕她的时候，原打算只要她认罪，判几年就算了。她不认罪。1970年5月，下面报上来的是死刑。省高院一位副处长私下说，她动口不动手，党员在党的会议上发表自己的看法，构成犯罪吗？他被换下，案子还是死刑，立即执行。最后报到沈阳军区司令员陈锡联那里，他发话：留个活口，当反面教员，不杀为好。于是改判无期徒刑。8月24日公判大会，她被拉去陪斗，嘴里堵了海绵，同两个要处决的犯人一起绑到刑场陪斩。事后问她有什么感想，她说："我的立场观点未变。如果再出现今天这样的宣判，我是不甘心的，死不瞑目！"
她被关进"小号"，只能坐，不能躺，不能站。有一天审讯，她承认过"错误"，第二天又翻过来。有人说她不要脸。她答："我连命都不要了，我还要脸干什么？"监狱里的人后来写材料说，她在床上大小便，用窝头蘸着自己的经血吃。狱警把这些情况上报，称她"装疯卖傻"。
1973年11月16日，监狱开批林批孔大会。报告人讲到林彪推行极右路线，张志新站起来，喊："中共极右路线的总根子是毛泽东。"几个人扑过去，把她押了出去。监狱认定她"仍顽固坚持反动立场，在劳改当中又构成重新犯罪"，提请加刑，报了死刑。
1975年2月26日，辽宁省委常委开扩大会议，审批"现行反革命犯张志新的案情报告"。毛远新是毛泽东的侄子，这时主持辽宁省委的日常工作，他说："判无期以后，一直相当反动，看来是死心塌地。"又说："在服刑期间这么嚣张，继续进行反革命活动，多活一天，多搞一天反革命，杀了算了！"3月6日，监狱有人提出她是否精神失常，报了上去。3月19日批示下来："她的假象，本质不变，仍按省委批示执行。"
初春的一天，沈阳法院来了两个人，通知曾真和两个孩子到县城开会，说是办个"学习班"。一个人掏出《毛主席语录》念了两段，然后问林林："你知道你妈妈在监狱中的表现吗？"林林摇摇头。来人大声说："你妈妈非常反动，不接受改造，顽固不化，反对伟大领袖毛主席……罪上加罪，政府考虑加刑。如果处以极刑，你是什么态度？"林林答不上来。曾真替她答："如果确实那情况，政府怎么处理都行。"来人又问："处极刑，收不收尸？张志新狱中的东西你们还要不要？"曾真说："我们什么都不要。"他们让林林在写好的东西上签字，按手印。回到家，没有做饭，曾真把家里仅剩的一个窝窝头掰成两半，分给两个孩子。他以为孩子睡着了，翻出妻子的照片，流了泪。林林扑进他怀里大哭，他拍着她说："不能这样，不能让邻居听到。"
4月3日，沈阳市中级法院判决："依法判处现行反革命犯张志新死刑，立即执行。"不给上诉期，不通知家属。下午六时，办案人员到监狱向她宣读判决书。问她还有什么话说，她说："需要对这个判决认真看一下，再回答。"不给看。她说："不给看无法回答，不要再问了。""我的观点不变！"第二天早上，她被押到四大队二楼的一间办公室，割断了喉管。她奋力呼喊。一个女管教员惨叫一声昏倒在地，被拖了出去。她站起来，张了张嘴，没有声音。七点半，犯人们来到四大队，她戴着手铐脚镣，胸前湿了一大片，被人架上了公判大会的台。宣判完，卡车把她运到沈阳大洼刑场。执行记录八个字："弹中头部一枪击毙。"尸体没有交给家属。辽宁中医院一位读者后来写信给报社，说"把她剖腹挖心，取得内脏"后才火化。
1979年，《光明日报》记者陈禹山到沈阳采访，看了案卷和割喉管的那间屋子。文革那几年，沈阳枪毙的犯人里，有人临刑大声喊冤，有人喊口号，有的"反革命犯"喊"毛主席万岁"，当局认为影响极坏。辽宁省公安局的一个法医提出枪决前先割断喉管。主持辽宁的毛远新等人同意了这一"捍卫毛泽东思想"的"新生事物"。第一个被割喉管的是沈阳一个小学的青年教师，他一直喊冤。到张志新，已经是第三十多例。
1979年3月27日，沈阳市中院的新判决书写道："张志新纯系因反对林彪、'四人帮'而被判处无期徒刑，……所谓事实，均系在精神失常情况下所为，不应视为犯罪。……宣告张志新无罪。"3月31日，省委开平反昭雪大会，林林捧的是一个空骨灰盒。
5月，陈禹山到沈阳采访了四天，写了一整夜。稿子送到北京，报社领导觉得太血淋淋，报到中宣部，部长是胡耀邦。胡耀邦批准发表，要求只写她"反对四人帮"，不写她获罪的真正原因。几天后，总编杨西光把陈禹山叫到办公室，说耀邦同志自己没有动笔，文章一个字没改，连标点都没动，但交代了一句："把行刑前割喉管的那句话去掉。"
——孙钧、苗家生、陈禹山《一份血写的报告——记党的好女儿张志新》，《光明日报》1979年6月5日第1版（中国人民大学书报资料社《为真理而斗争》专辑第1辑重印，第15—18页）
——中共辽宁省委《共产党员》杂志社供稿《要为真理而斗争》，《人民日报》1979年5月25日第1版（同上专辑第1辑重印，第11—14页）
——《她是名副其实的强者——张志新烈士狱中斗争纪实》，《光明日报》1979年8月11日第2版（同上专辑第4辑重印，第6—11页）
——李菁《回忆烈士张志新：我们民族那份带血的记忆》（陈禹山口述），《三联生活周刊》2006年1月
——朱建国《张志新冤案还有秘密》（1998年7月21日访陈禹山），《南方周末》1998年8月7日
——卫毅《张志新 死神也不能夺去的勇气和美丽》（访张志勤），《南方人物周刊》2009年9月
——张志新女儿林林关于"死囚家属学习班"的回忆（转引）
——辽宁省高级人民法院1975年3月19日批示（转引）
——苏铁山《在历史大背景下的张志新案》，乌有之乡（相反说法）
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