ในปี พ.ศ. 2352 หลังพระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลกมหาราช เสด็จสวรรคตได้เพียง 3 วัน เกิดการกล่าวโทษว่าพระองค์คบคิดกับขุนนางจำนวนหนึ่งว่าคิดแย่งชิงราชสมบัติ จนเกิดคดีเป็นกบฏ หลังจากไต่สวนได้ความเป็นจริง พระบาทสมเด็จพระพุทธเลิศหล้านภาลัย จึงโปรดให้ชำระโทษถอดพระยศ ลงพระราชอาญา ให้สำเร็จโทษด้วยท่อนจันทน์ที่วัดปทุมคงคาราชวรวิหาร เมื่อวันพุธ ขึ้น 5 ค่ำ เดือน 10 จ.ศ. 1171 หรือวันที่ 13 กันยายน พ.ศ. 2352 พร้อมพระอนุชาต่างมารดา คือพระองค์เจ้าชายอรนิกา และพระขนิษฐา พระองค์เจ้าหญิงสำลีวรรณ ซึ่งถูกข้อหาสมรู้ร่วมคิด[7] ผู้ร่วมสมรู้ร่วมคิดอื่นได้ถูกประหารชีวิตที่สำเหร่ รวมทั้งพระโอรสทั้งหมดในเจ้าฟ้ากรมขุนกษัตรานุชิตถูกสำเร็จโทษด้วยวิธีการถ่วงน้ำ ในเหตุกบฏเจ้าฟ้าเหม็นด้วย[8]