В июне 1934 года полномочного посланника в Варшаве отзывают в Москву и неожиданно для многих (и для него самого) назначают прокурором РСФСР, хотя он никакого юридического образования не имел. Но зато был тверд по отношению к врагам революции в годы Гражданской войны, кто бы они ни были: контрреволюционеры или белые, махновцы или мятежные тамбовцы. Одновременно В. А. Антонов-Овсеенко (с 1934 по 1937 год) является членом ВЦИК.
Когда в далекой Испании начинается Гражданская война, он снова призывается на дипломатическое поприще. Антонов-Овсеенко назначается генеральным консулом СССР в Барселоне. Ему приходится заниматься поставками вооружения для войск республиканцев, вопросами участия в войне советских военных специалистов. В республиканской Испании Владимир Александрович находился с сентября 1936 года по сентябрь 1937 года.
По возвращении с войны в Испании он в том же сентябре 37-го назначается народным комиссаром юстиции РСФСР. В этой высокой должности, когда маховик сталинских репрессий был раскручен, Антонов-Овсеенко пробыл совсем недолго. 12 октября последовал арест по сфабрикованному делу. Следствие шло почти четыре месяца. Арестант содержался в Бутырской тюрьме (в «Бутырках»).
8 февраля 1938 года Военная коллегия Верховного суда РСФСР приговорила его к 10 годам лишения свободы без права переписки. В тот же день видный большевик В. А. Антонов-Овсеенко был… расстрелян: его не стало в 55 лет.
Гражданская реабилитация Владимира Александровича Антонова-Овсеенко, профессионального революционера, наркома по военным делам и главнокомандующего фронтом в годы Гражданской войны, полномочного посла СССР, прокурора и наркома юстиции РСФСР состоялась в 1954 году. В следующем году он был посмертно восстановлен в рядах Коммунистической партии. В феврале 1956 года – публично реабилитирован на ХХ съезде КПСС.
В 1973 году В. А. Антонову-Овсеенко на его родине, в городе Чернигове, был поставлен памятник.
Когда вчитываешься в строки «разношерстной» биографии этого человека удивительной даже для годин Гражданской войны судьбы, то думается о той роли, которую он сыграл тогда. Овсеенко чем-то напоминает лихого, умелого «пожарника» в руках глав Реввоенсовета и Совнаркома, кидавших вчерашнего профессионала-подпольщика Антонова туда, где было «тонко» и грозило прорывом, где приходилось начинать, как говорится, почти с нуля и стоя на зыбучем песке. Где требовался человек решительный и жесткий, потому что время стояло такое.
Таких «пожарников», да еще с клеймом бывшего троцкиста, неважно, какого уровня, история Гражданской войны в России знает немало. Эти люди, кто выжил в ее огне, пережить сталинские репрессии 30-х годов просто не могли: судьба у них на финише была незавидная.