1928年7月，杨殷在中共六届一中全会上当选为中共中央政治局候补委员、候补常委，任中共中央军事部部长。1928年11月起任中共中央政治局委员、常委。1929年1月起任中共中央军事部部长、中央军委委员、中央军委主任兼中共江苏省委军事部长。
1929年8月24日，由于叛徒告密，杨殷与彭湃等同志在上海被捕。敌人对他们软硬兼施，企图迫使他们屈服，从中得到党的核心机密，但遭到杨殷等人严词斥责，敌人一无所获。杨殷等人自知敌人决不会放过他们，便在给党中央的信中说：“我们已共同决定临死时的宣说词了。我们未死的那一秒以前，我们努力做党的工作，向士兵宣传，向警士宣传，向狱内群众宣传。”表现了一个共产党员至死不渝的理想信念和一心为党为革命的崇高风范。
1929年8月30日，杨殷等人被秘密杀害于上海龙华。
1989年，广东省人民政府将杨殷故居列为省级重点文物保护单位。2016年起，杨殷故居向社会各界开放，在游客中心常年接受社会各界预约导览讲解，印发免费宣传折页及介绍杨殷革命事迹和精神的出版物供游客自由领取。
2017年12月，中山市委组织部、宣传部牵头，修缮杨殷故居，在相邻房屋重新制作布置《用生命捍卫信仰——杨殷烈士纪念展览》，通过合理利用展厅空间和使用声光电等技术生动形象地呈现杨殷烈士为党和人民无私奉献的英雄形象。
