解放后，他被任命为广东军区副司令员兼广州警备区司令员，是个有权的实职。他的老部下李作鹏(后来升至中央政治局委员，海军第一政委)当他的参谋长，继续当他的老部下。没开心几天，悲剧开始慢慢降临。
桀骜不驯，不把领导当回事，如果说领导威信能力高，基本能用威信和能力“镇”住你，相安无事；如果说领导威信能力不高，基本不能用威信和能力“镇”住你，有时只能把问题上交，那就要出事了。

因为陈光在工作中，喜欢一个人说了算，有什么事也不愿意与领导汇报和沟通，所以得罪了很多人。在开他的批评教育会的时候，肯定有语言过激，有不实之词，他坚决不能接受。他这就导致了内部矛盾升级。领导只好把矛盾上交，林彪先后派了三拔人代表党组织，来找陈光谈话，这三拔人都是陈光的老战友，甚至是他曾经的下级，代表党组织给他机会----一定要有个态度!低头认个错，委屈一下自己，又怎么了？更何况，你的的确确有错误啊!
鉴于陈光的错误和抵触的态度，中南军区报请中央后，给予他开除党籍的处分。1950年7月23日，陈光受到更为严厉的处理。
不久，陈光在警卫人员的护送下，被转送武汉，软禁在中南军区的一座二层小楼里。1954年6月7日，陈光在那栋2层小楼里，含冤去世，终年49岁。
1987年，中纪委、中组部、军纪委和总政组成联合调查组，经过认真细致的审查，实事求是地认定其解放初所犯错误纯属人民内部矛盾，以致长期非法监禁和错误处理。1988年4月，经中共中央批准，撤销了强加于陈光头上的“反党”结论，恢复他的党籍和名誉。此时，距陈光蒙冤去世已是整整34年。