ดร.ทองเปลว ชลภูมิ ถูกจับกุมพร้อมกับ อดีตรัฐมนตรีอีสานอีก 3 คน คือ นายถวิล อุดล, นายทองอินทร์ ภูริพัฒน์ และนายจำลอง ดาวเรือง ถูกนำตัวไปสังหารที่บริเวณทุ่งบางเขน ถนนพหลโยธิน กิโลเมตรที่ 11 ในวันที่ 4 มีนาคม พ.ศ. 2492 โดย กรมตำรวจ ในเวลานั้นอ้างเหตุว่า มีโจรคอมมิวนิสต์มลายู มาชิงตัว 4 อดีตรัฐมนตรี และเกิดการต่อสู้ขึ้น จนทำให้ทั้ง 4 คน ถูกลูกหลงเสียชีวิตทั้งหมด แต่ไม่ใคร่จะมีใครเชื่อข้ออ้างดังกล่าวนัก เนื่องจากไม่มีตำรวจเสียชีวิตหรือบาดเจ็บแม้แต่รายเดียว