2012年中共十八大后，徐才厚的人生抛物线不再舒缓平稳，即便已是退休高干身份，亦未获得意想中的平安落地，相反，其命运急遽而下，星光黯淡，终成阶下之囚。
2014年3月15日，正在301医院病床上的徐才厚被叫走，某军委领导当面宣布，对徐进行组织调查。当失魂落魄的徐才厚回到医院时，已经进不了301医院西院，而被直接送到东院小南楼。有本港媒体描述称，“几个工人当着徐才厚的面，‘当当当’地往窗户上钉上隔离栅栏等安防设施。”
西院是301医院专为地方省部级、军队军级以上领导治病的专区。徐被转至东院，其万劫不复之命运已显而易见。当晚其在北京的妻女也随即被抓，其秘书秦某亦被控制。
“3月15日当天，在京的部队就大面积知道了。因为徐才厚被宣布接受组织调查之后，院方把原来住在301医院东院小南楼的人全都迁走了，而原本的警卫人员也都换了。”接近军方高层的北京知情人士称，301医院的人都知道徐才厚在哪里住，住院楼层转换和病员迁移，整出这么大动静，消息就非常快地传出来，再也无法瞒住。大家知道，这次“肯定要动他了”。
徐才厚被立案调查的当天，恰好是中央军委深化国防和军队改革领导小组宣布成立之日，选择在军队宣誓决意深化国防和军队改革的这天查办徐才厚，意味深长。当日，习近平以组长的身份出席了军委深改组第一次全会。徐被查半个月后，军中另一巨贪谷俊山被军事检察院提起公诉。
8月30日，有内地人士微博传言：已被开除党籍的徐才厚又被开除军籍，剥夺上将军衔，此微博消息随后被删除。按照解放军纪律条令，这位涉嫌违法乱纪的主持军队日常工作的“原二号人物”被开除军籍和取消上将军衔，应符合军纪军规的处理程序。10月28日，新华社发布的徐被移送审查起诉的消息中确认了这一事实。对此，中国军网评论员称，党中央没有因为他身患重病而在党纪处分上放他一马，中央军委自也不会在军规执行上手下留情。
