华北局接到省委的请示后，经讨论并报请周总理批准，决定将他们逮捕法办。11月28日晚，河北省委召开常委会议，传达华北局的决定。29日上午，河北省公安厅依法逮捕了张子善（刘青山当时在国外，12月2日归国后当即逮捕归案）。接着，省委召集党代会主席团成员开会，正式宣布逮捕刘、张。绝大多数同志衷心拥护这一措施，认为这样做 挽救了天津的党组织 ，少数同志感到突然，表示沉默。根据党代会代表们的建议，河北省委经过研究，12月4日报请华北局批准，作出了开除刘青山、张子善党籍的决议（毛主席对此事极为关注，12月29日在审阅《人民日报》社送审的有关新闻稿时批示： 应于三十日见报 ）。12月5日，华北局召开会议，听取河北党代会情况的汇报和逮捕刘、张的经过。刘澜涛同志指出，刘、张事件说明，资产阶级的腐朽思想侵蚀了我们党，刘、张蜕化变质成了罪犯，将他们逮捕是完全应当的，得到了大家的拥护。但更艰苦的工作还在后头，建议组织专门班子全面审查处理此事。随后，河北省人民政府成立了以杨秀峰同志为首的调查处理委员会，会同天津市，对刘、张贪污案进行调查和侦讯。在弄清他们主要犯罪事实的基础上，河北省委于12月14日向华北局提出了处理意见： 刘青山、张子善凭借职权，盗窃国家资财，贪污自肥，为数甚巨，实为国法党纪所不容，以如此高级干部知法犯法，欺骗党，剥削民工血汗，侵吞灾民粮款，勾结私商，非法营利，腐化堕落达于极点。若不严加惩处，我党将无词以对人民群众，国法将不能绳他人，对党损害异常严重。因此，我们一致意见处以死刑。 12月20日，华北局经研究后向中央提出了对刘、张的处理意见： 为了维护国家法纪，教育党和人民，我们原则上同意，将刘青山、张子善二贪污犯处以死刑（或缓期二年执行），由省人民政府请示政务院批准后执行。 当时之所以加了 或缓期二年执行 ，是考虑到中央决策时可以有回旋的余地。
鉴于刘、张的地位和影响，以及一些干部的认识不尽一致，党中央和毛主席在考虑对他们的量刑时，是十分慎重和民主的。1951年12月下旬，华北局通过河北省委征求了天津地委及所属部门对刘、张两犯量刑的意见。结果是：地委在家的8个委员的一致意见是处以死刑。地区参加讨论的552名党员干部的意见是：对刘青山：同意判处死刑的535人，判处死缓的8人，判处无期徒刑的3人，判处有期徒刑的6人；对张子善：同意判处死刑的536人，判处死缓的7人，判处无期徒刑的3人，判处有期徒刑的6人。党中央、毛主席看到上述材料，在请党外民主人士传阅并听取他们对量刑的意见后，决定同意河北省委的建议，由河北省人民法院宣判，经最高人民法院核准，对大贪污犯刘青山、张子善处以死刑，立即执行。1952年2月3日，华北局召开常委会研究河北省的 三反 工作。会议布置了有关公审刘、张大会的事宜，决定在省会保定对刘、张执行枪决，要求组织好公审大会，并拍摄电影。
在公审大会召开之前，曾在冀中担任过区党委书记，看着刘、张成长，当时担任天津市委书记的黄敬同志来找我。他对我说，刘、张错误严重，罪有应得，当判重刑。但考虑到他们在战争年代出生入死，有过功劳，在干部中影响较大，是否可以向毛主席说说，不要枪毙，给他们一个改造的机会。我说，中央已经决定了，恐怕不宜再提了。黄敬同志坚持要我反映。我说，如果一定要反映，我陪你去向毛主席说。他坚持不去，要我把他的意见转报毛主席。
