1964年孟庆山离休。1966年“文化大革命”爆发，神州大地到处是铺天盖地的大字报，孟庆山许多在领导岗位上的老战友都成了“走资派”、“叛徒特务”。为了整倒这些老干部，经常有一些造反组织带着介绍信找到他搞外调，他们企图从孟庆山那里搞到一些可以作为所谓证据的材料。特殊时期，孟庆山刚直不阿坚持实事求是，尽自己的努力来保护这些老干部。当时这些老干部主要是在冀中工作过的，如黄敬、孙志远、吕正操、程子华、林铁、罗玉川等，他们和孟庆山都共过事，比较了解。1967年至1968年，孟庆山接待了一百多群众组织外调人员，在外调造反组织的反复冲击下，病情加重，有时从办公室出来，头晕得要扶着墙走。但是孟庆山不顾造反派的威胁利诱和无理要求，坚持证明这些老干部清白的历史和对革命做出的贡献。1969年除夕的清晨，孟庆山突患重度脑血栓，深度昏迷，后经抢救无效，于1969年2月17日在天津病逝，享年63岁。经周恩来总理特批，1969年2月22日，他的骨灰被安放在北京八宝山革命公墓。