很快，梁鴻志的家屬向南京最高法院提起上訴，申請復判，其理由如下：（一）出任偽職，志在救民保國；（二）與敵人訂立各種協定，係爭回權利；（三）堅敵軍徵收米及取回被敵颳去南京古物書籍；（四）對於汪逆之中政會從不參加，即參加亦不發言；（五）曾於民國二十九年輸誠中央，報告敵方機密，並曾營救陷區政治工作人員；勝利後在先遣軍工作，維持京滬治安，且於民國三十四年七月十五日向軍事委員會調查統計局自首等情，應在減免其刑之列，因而其不服原判，申請復判。
對於梁鴻志的申請，南京最高法院進行了反駁。很快，梁鴻志要求復判的判決下來了：首都高等法院特種刑事判決三十五年度京特復字第六四三號被告即申請人梁鴻志，男，年六十四歲，住上海畢勳路一○五號，原籍福建長樂。
右被告因漢奸案件經上海高等法院於中華民國三十五年六月二十一日判決後，被告申請復判，本院判決如下左：主文原判決核准理由本件被告即申請人梁鴻志（以下簡稱被告）初在北京政府任國務院參事，參議院議員執政府祕書長等職，至國軍北伐成功，定都南京後，息影杭州。民國二十六年八月間，中日戰事發生之初，移居上海。厥後京滬相繼續淪陷。政府遷都重慶，被告乘此時機，糾同溫宗堯、陳錦濤、陳群等向敵通款籌設華中偽政權。於二十七年三日二十八日在南京成立，所謂維新政府，發表宣言，設定兩院八部，統轄三省兩市。被告自任偽行政院院長，總攬一切。改用五色國旗，主持議政會，招募軍隊，攫奪海關，並陸續與敵酋簽訂鐵路、電信、鹽務、銀行協定，與敵合營華中鐵道、電氣、通訊、鹽業、輪船等公司及華興銀行。復與華北偽臨時政府首領王逆克敏會商，於二十七年九月間成立偽中華政府聯合委員會，共同發表宣言。同年十一月間東渡訪問敵方軍政首要人物，以資聯絡，歸國後發表訪日感想。迨二十八年四月間，汪兆銘背叛黨國，潛來上海，籌組偽國民政府。被告與汪逆兆銘、王逆克敏數度磋商，後即於同年九月二十一日及二十三日，先後以偽維新、臨時兩政府名義，共同發表宣言，響應汪逆主張之和平運動。翌年一月間在青島開會，共同決定組織偽中央政治會議。三月二十日，又開會於南京，議決中日關係調整案及偽國民政府在首都正式成立，共同發表所謂還都之宣言，並偽國府政綱。同時偽維新、臨時兩政府宣言解散。被告改任汪偽監察院院長兼偽中央政治委員會委員。至三十三年十一月二十日。因汪逆兆銘病故，陳逆公博繼任偽國民政府主席，被告乃接汪偽立法院院長，至日寇投降為止，迭經被告供認屬實，並有偽維新政府各院部職員表、特務機關卷、機要密件卷、華中電氣通訊公司卷、華中通訊軍事協定卷、中日條約週年紀念論文卷、宣傳文卷內偽維新政府實錄、偽鐵道部外債借款、偽維新政府初周紀念冊、和平反共建國文獻、偽南京新報兩週紀念特刊之記載及偽臨時政府卷與宣傳卷等證件，可資證明。其犯罪事實自屬毫無疑義。……據上結論應依特種刑事案件訴訟條件第二十條第一項第一款判決如主文。
中華民國三十五年十月十八日接到復判書後，梁鴻志知道死期已近，便在監獄裡忙碌起來。他把自己以前在楚園裡寫的幾十首詩整理成一冊，取名為《入獄集》，把到提籃橋監獄裡寫的幾十首詩整理成另一冊，取名為《待死集》。
這天，梁鴻志正捧著自己的詩集，一邊念著，一邊發呆。
忽然，一名法警微笑著走了進來，要梁鴻志出去。
梁鴻志有些緊張，問法警：“是會見家屬嗎？”
法警不置可否地點了點頭。梁鴻志的神情才放鬆下來，他將自己的衣服整了整，換了雙黑色布鞋，隨法警走出了監房。經過走廊時臉帶微笑，還向左右囚室中的囚犯們點頭示意。可是一走出廊門，梁鴻志才發覺情況不妙。門外的崗哨比平時增加了一倍，且個個虎視眈眈，有幾個還拿著槍指著自己的後背比比畫畫，像是在傳授槍決犯人的經驗，他頓時嚇得臉色慘白。
梁鴻志放慢了腳步，他知道自己大限已到。
一名法官走過來，把梁鴻志帶進了監獄前的小院子裡，向他宣讀了執行死刑的命令：“經奉最高法院轉奉司法行政部令準執行，今天對你執行死刑。你還有什麼要說的嗎？”
梁鴻志已語不成調，小聲說：“收到判決……書後，我……我……應該還可以抗……抗告。”
法官語氣堅定地回答道：“沒有時間了。我們是奉令行事，你如果還有什麼話要寫的，給你一個小時的時間。”
梁鴻志要來紙筆，給家人留下遺囑：“餘生平讀詩書，尚知大義，不料從政，因而致今日就刑，此乃佛語所謂前生罪孽。死後速來收屍，並盼喪事不要鋪張。附玉魚一隻，以為殉葬之用，物雖小而表示不忘師之意也。”
接著，梁鴻志又給蔣介石寫了一封信，慢吞吞地用了一個多小時。沒想到當年自己被蔣介石小瞧，恨之入骨，臨死時卻心血**給對方寫信表白心跡，不禁啞然失笑。最後他將信交給檢察官，還充內行地說：“我是懂法律的，執行時間未免太快。”說著還伸出手要與檢察官握手道別，被對方拒絕，他只好苦笑著搖了搖頭向刑場走去。
獄中按照慣例，在刑場上給梁鴻志準備了酒菜，梁鴻志哪還有心思吃。他對著酒菜發了一陣呆，便坐到行刑的椅中，閉上雙眼，口中唸唸有詞：“年到六十四，行步移法場……”執刑法警悄然走近，舉起了手中的槍。子彈由梁鴻志後腦打進，從口腔穿出，腦漿、鮮血流了一地。
梁鴻志倒在地上抽搐了幾下，氣絕而亡。