1959年的一天，张东荪入城就医，途遇与他遭遇相似的梁漱溟，也是面带病容。数年不见，骤然相视，同病相怜，自是感慨万千。张东荪回家便忍不住作诗曰：“病中一笑忽相逢，雅量休将早熟同；独剖拙书融孔氏，谁翻芜史梦田丰；空花佛魔原平列，奇迹人天岂互从；车走雷声何可语，归来杂念似云峰。”
当他读到《梁启超近著》第1集上那篇《复张东荪论社会主义运动》时，他又不胜感慨，挥毫：“寒夜千披旧赐书，乱丝谁可共爬梳？激风料定千波涌，邀局输由一子疏。昔日徒忧今日事，何方能按此方图？独怜隔界难通语，欲问先生笑我无？”
1960年左右，张东荪回忆起以前曾经有人两度以北京大学校长向自己游说，一是抗战时在日寇监狱，一是1949年初在石家庄时。1952年批判张东荪时，又有人诬称他“以不得部长为憾”。张东荪一生不图功名，自然认为这是对自己人格的极大侮辱。此时乃填一词《贺新郎》，以记述此事，表明自己的清高的志向。其中有云：“但扪方寸，算天涯知我者，莫须置问。在世是非依势转，死后屡翻更紊。已惯看剧场打诨，岂谓枭鸾从古判，只掉头一啸余何恨，惟两耳，欠全顺。故吾未益今吾损，任吹唇名牛名马，自来无愠。俗眼视人皆类己，安敢吠尧同论。”
张东荪自留学日本起，便接触和研究西方哲学，此后数十年中，他对西方哲学各家各派哲学思想有了深刻的了解和体认。从他1930年到燕京大学讲授西方哲学史到脱离教坛，也有20年的历史。晚年的张东荪，有见于佛学义理可以用诗的形式表达出来，也尝试用诗这种简单明了的形式表达西方哲学史上各哲学家的思想。于是，他反复思考，终于写出了50首“哲学诗”。对于写作的动机和内容，他在序文中说：“因念讲授西洋哲学史垂二十年，今老废困居，一灯回忆，不无可记。盖佛家义谛之入诗者，由来久矣，独西方哲理迄今阙如，有之请自哙始。爰取其说，一鳞半爪，稍加私评得五十首。始悟诗适于言情言景，而艰于言理，诚不免有削足适履之诮也”。
这些“哲学诗”，基本上是一位哲人一首诗，也有二个人合为一首，或一个学派一首的。希腊哲学家主要有：泰勒斯、阿那克西曼德、阿那克西米尼、毕达哥拉斯、赫拉克利特、巴门尼德、芝诺、苏格拉底、柏拉图、亚里士多德等，近代哲学家有培根、笛卡尔、斯宾诺莎、洛克、休谟、康德、黑格尔等等，现代哲学家有叔本华、尼采、詹姆士、杜威、柏格森、怀特海、萨特等等。张东荪的“哲学诗”，不仅将哲学家的思想要点概括出来，而且叙述了该哲学家在西方哲学史上的地位，或者讲了自己对该哲学家的评价。如关于泰勒斯：“万物虽殊倘一源，同从水出可复还；斯人翻到诸行底，引得千夫更汲泉。”关于柏拉图：“以理为型万物模，智人执柄世方苏；公妻共产何堪问，岛上稚君未可扶。”关于洛克：“心如白板印痕留，有产方能有自由；法订人权出天赋，泰西奉此似传邮。”关于康德：“虚式时空限感官，便知外物异其源；自家立法成通则，学派重开一纪元。”关于杜威：“逻辑只应作探求，心由群造旧争休；育才留得遗风在，此土何人视若仇。”关于罗素：“乾坤虚构事居先，曾向中邦亦进言；一度北游真巨眼，多年膜拜此君贤。”
用诗的形式概括哲学家的观点并作评价，这的确是一种尝试。这些“哲学诗”的价值还有待于研究后评估，但它的确反映了张东荪自己晚年对于这些西方哲学巨子们的观点，对研究张东荪的学术思想是不可多得的材料。
1965年12月，是张东荪八十寿辰。此时，与1945年抗战胜利后在重庆举办的六十寿辰的隆重场面相比，直若天壤之别。张东荪的门前早已冷清，亲朋好友也难得来走动。对此，张东荪早已习惯了。1964年，为祝贺生日，他为自己填了一阕《沁园春·预作明年八十自寿词》，将自己80年的人生历程作了简单回顾：
“弹指光阴，八旬将届，愧此昂藏。
叹早年失怙，壮年游学，晚年锢党，几（独）阅炎凉。
虏狱刑还，围城劝解，应笑书生不自量。
休回首，似泥中曳尾，亦曰荒唐。
彷徨，更异寻常。
问何事洪炉冶我狂！
喜今方抛却，耗神理窟，早曾毁弃，憎命文章。
去日空过，来朝且乐，有酒聊浇铁石肠。
知衰矣，顾天留老眼，犹见和祥。”
张东荪不知道、当然永远也不可能知道，在万里之外，他的老友张君劢没有忘记他的八十寿辰，默默作词遥祝。
早在1948年，当张东荪写完《民主主义与社会主义》后，曾表示以后要写一部自传。当时他说：“我自辛亥革命之前一年起，即直接间接多多少少与所有几件政治上的大事都有关系。虽未直接干政治，却亦从未离远。我要把这些经过作一个回忆录，即等于自传，命名为《我与政治》。但现在还未写，即写也尚未到发表之时。因为我愿意将来到一个适当时候，即退出现实政治上的一切关系，绝口不再谈象本书上这些问题。到那时即发表此文，以为结束活动的一个纪念！”1952年他真的退出现实政治活动后，按理应该着手撰写自传。但经历了1952年巨大刺激的张东荪，显然已经对此不感兴趣，所以迟迟没有动笔。
经过一段时间的思考后，张东荪决定撰写回忆录《我与政治》。此前，他在作长诗《三叹事》时已经表示：“胡为今述之，自传补断片”，说明写作该诗、回忆旧事，是为撰写《我与政治》作基础的。据当时常伴在张东荪身边的张饴慈介绍，张东荪撰写自传，是在非常秘密的情况下进行的，因为他不想因为这部自传再带来不必要的麻烦。到“文革”爆发时，他已经写出了《我与政治》的《序》和部分手稿。
1966年文化大革命开始后，张东荪敏感地意识到不仅国家的灾难到了，而且个人的厄运也降临了。当他见到过去中共的一大批老干部都被打倒后，便将自己晚年所写的未完成的自传《我与政治》、一部快完成的小说手稿及诗词集《草间人语》都烧掉了。但他写《自传》的消息还是为人所知，并很快被抄了家。抄家者对张东荪家进行了非常认真的搜查，并将张东荪保存的手稿、字画及晚年所写的文字统统抄走。抄完家后，有一摞张东荪所写的诗词因裹在几张旧《人民日报》中，没有被抄走，张东荪的夫人吴绍鸿立即将它烧掉。
1968年1月，突然有一些人来到张家，将张东荪和他的长子、著名生物学家、北京大学教授张宗炳一起带走。此时，张东荪已经是80多岁的老人了，为什么还要逮捕他？可能与当时揭发批判中共北平地下党负责人之一徐冰有关。这似乎可以从叶笃义的被捕与审讯内容中看出些端倪。
1968年1月初，中央统战部有人到民盟找叶笃义调查材料，除了调查张东荪与蒋介石、司徒雷登会谈的情况外，还反复询问了张东荪在北平与军调部中共方面的人接头的情况，并问有没有关于徐冰的事情。4月上旬，同一批人逼叶笃义写下“张东荪是一个美国特务，我在解放前曾长期为他服务，因此我通张东荪也是一种特务关系”。接着连续五次审问叶笃义，告诉说：“张东荪已经逮捕入狱，对你进行了揭发。从你同张东荪的关系来看，他对你的揭发当被认为是有分量的。”4月26日，叶笃义正式被捕，押到秦城监狱。经过反复的审讯，8月24日，叶笃义被迫招认：“承认了我同徐冰之间的特务关系是张东荪介绍的；我把徐冰提供的情报转报给司徒雷登和张东荪；我们之间形成了一条特务线。”最后写为“张东荪把我的政治身分告诉了徐冰，接头后我和徐冰发生了特务关系。”
张东荪被捕后的情况现在还无从知晓，但从叶笃义在狱中的审问情况看，张东荪的被捕显然主要是由于徐冰案件的牵连，是有人想让张东荪和叶笃义等人揭发徐冰做“特务”的黑材料。
张东荪父子被捕后不久，他的次子、著名物理学家、中科院学部委员张宗燧，他的三子张宗颖夫妇都先后自杀身亡。张东荪一家遭受了一场罕见的浩劫与灾难。在很长时间内，张东荪的家人不知他们父子的下落。但张东荪的夫人吴绍鸿女士始终没有放弃寻找他们的努力。直到1972年12月，她终于打听到张东荪父子被关在秦城监狱。当吴绍鸿与张宗炳夫人刘拙如女士一起去探望时，只见到了张宗炳，而没有见到张东荪。此时，张宗炳因无法忍受孤独的监狱生活，精神已经失常，患有严重的精神病，根本不认识自己的母亲和妻子。她们两人伤心而回。后来，张东荪的家人了解到张东荪父子被捕后，并没有关在一起，张东荪一直关在北京复兴医院，一面审问，一面治病，生活上也没有受太多的苦。1973年3月，吴氏终于在复兴医院见面。张东荪神态自若、情绪平静，见到吴绍鸿后，内疚地说：“你受苦了。”考虑到张东荪此时的身体状况已经很差，看守人员经过批准，同意他的家人经常来医院看望他，并轮流负责他的生活起居。一年前，美国总统尼克松访华，中美发表上海《联合公报》，对峙了20多年的中美关系终于得到缓和。当家人告诉他这一消息时，张东荪竟激动不已，喃喃自语：“中美不能对抗，还是我对。”似乎仍然坚持自己不同意“一边倒”的立场。
1973年6月2日晚11时，张东荪因病不治，逝世于北京第六医院，终年88岁。
一位在20世纪中国社会发展历程中颇有影响的人物，终于走完了他漫长而复杂的一生。
