Вопреки советам адвокатов, Лаваль отказался признать себя даже частично виновным, считая, что действовал в интересах французов, и надеясь доказать это в суде. Однако обвинительный уклон и политическая мотивированность процесса проявлялись крайне откровенно, вплоть до того что присяжные (многие из них были бывшими коллегами Лаваля по парламенту) не сдерживались в выражениях ненависти и освистывали Лаваля. В знак протеста от участия в процессе отказались все три адвоката Лаваля (один из них был членом Сопротивления), несмотря даже на личную просьбу генерала Де Голля; вслед за ними отказался от участия в процессе и сам Лаваль.

Впоследствии тогдашний министр юстиции Пьер-Анри Теитжен назвал процесс Лаваля «отвратительным», признав, что у Лаваля не было необходимых гарантий и что судопроизводство было крайне предвзятым, однако подчеркнув, что Лаваль был виновен и если бы процесс был проведен по всем правилам, приговор был бы тем же самым.

Лаваль был приговорён к смертной казни через расстрел. В утро приведения приговора в исполнение, 15 октября 1945 года, Лаваль пытался покончить с собой, выпив яд (цианистый калий), ампулу с которым он долгое время носил зашитой в полу пиджака. Он объяснил это нежеланием, чтобы французские солдаты совершили «преступление», убивая его. Генеральный прокурор, явившийся в камеру объявить Лавалю о казни, нашел его в бессознательном состоянии. Однако поскольку от времени яд выдохся, ему сделали несколько промываний желудка. После того, как Лаваль пришёл в сознание, он был расстрелян. Он умер с возгласом: «Да здравствует Франция!». Был похоронен в общей могиле на кладбище Тье. 15 ноября семья получила разрешение перезахоронить Лаваля на кладбище Монпарнас.