張湯從來沒有背叛過漢武帝劉徹，而是被人陷害在監獄中自殺的。
壹生執法如山，為官耿直的張湯，在朝中著意打擊豪強權貴，因而必然招致這些人的怨恨反對。他們為了除掉張湯，捕風追影，羅織罪名。趙王劉彭，丞相府長史朱買臣等為報私仇，聯絡其他人壹起誣告張湯與商人田信營奸謀私。
因為誣告，漢武帝壹時輕信，張湯被迫自殺，臨死還上書呼冤。後來漢武帝覺得張湯確是蒙冤而死，就把朱買臣等人處死。
張湯誣告的過程：
張湯執法嚴酷，明裏背裏得罪了不少人，趙王劉澎祖就是其中之壹，當時趙王在封地和朝廷大員交涉，要他們少收點稅，朝廷大員把張湯請來打嘴炮，壹次趙王倒也沒計較，但次數多了趙王就十分不滿，這梁子就結下了。
漢武帝元鼎二年十壹月(公元前116年12月)，禦史中丞李文、丞相長史朱買臣聯合收集他的黑料，向武帝報告，武帝本來就多疑，直接命令其他廷尉審訊他，張湯知道漢武帝的性格，在獄中自殺，結束了他的壹生。
他死後他弟弟要給他厚葬，他母親說:張湯本來就是天子的大臣，如今被別人汙蔑，乃至最後自殺，這都是恥辱，不值得厚葬，隨後就草草埋葬了他。
漢武帝看到後，覺得有這樣的母親，兒子壹定不會像李文、朱買臣所說的那樣，於是就把他兩殺了，並連幕後主謀也壹並處死(丞相莊青翟)。