1937年7月7日，日本发动了全面侵华战争。日本在沦陷区实行“以华制华”的方针，积极扶植傀儡政权，以充当忠实走狗。在政坛上煊赫一时的吴佩孚既与蒋介石有宿怨，又是坚决反共的先锋，自称“以均产主义来对付共产党所信奉的共产主义，以振兴礼教来扑灭共产主义”，无疑是日本侵略者选择傀儡的合适人选。
日本侵略者与吴佩孚早有联络。为笼络他，日本人提出了许多诱人的条件，或答应助他“武力统一”，或同意助他东山再起。但均被吴佩孚严词拒绝。时间很快就到了1939年11月，日本人万般无奈之下，便在北平四处制造谣言说吴佩孚将要出山。而北平市民也在议论：“大帅果真要出山吗？我们想是不会的。”“如果他真要出山，他必有他的办法。”
这些话传到吴佩孚耳里，他以北平市民对他的了解与依赖为一种安慰；而散布的谣言又叫他气恼。11月28日晚，吴佩孚与幕友张伯伦等吃饺子。吴佩孚本来素有牙疾，一个饺子里的骨头渣正好嵌入左边一只镶有金牙套槽牙缝里，伤了牙龈。一时疼痛难忍，其妻张佩兰急忙派人去请平时给吴佩孚看病的中医刘子逸来。刘医生在床前为吴佩孚诊脉，又看了口腔，然后对张佩兰说：“夫人，大帅的牙病是肝经怒火，胃经怒火，不妨事！”说罢开了黄莲解毒的方法，又说：“服了降火解毒，消肿后，牙痛自然消去！”
吴佩孚服了药不但未减去牙痛，左边的脸反而肿起来了，痛得他哼哼唧唧叫个不停。平时素有来往的日本入川本芳太郎闻讯赶来，建议请崇文门内苏州胡同的日本牙科医生伊东来诊治，吴佩孚正斜靠在躺椅上用毛巾捂着左脸，知道后直摇头。
张佩兰劝道：“伊东医生是给你镶假牙的医生，不妨事！”吴佩孚才勉强接受医治。伊东提着药箱赶来，由张佩兰陪着进卧室为吴佩孚诊治。伊东示意吴佩孚张开嘴，用电筒照着口腔观察后，他摘下口罩对张佩兰说：“夫人，大帅一颗牙已烂，使牙床发炎，必须拔牙，要是细菌感染，将危急脑神经！”
张佩兰着急地拿不定主意，问：“伊东大夫，那……？”
吴佩孚伸出左手摇着，吐出一个“不”字。他一双怀疑的目光盯住伊东说：“看看再说吧！”
伊东提起药箱深深地向吴佩孚鞠躬告辞说：“我听候大帅的吩咐！”退出卧室。这一夜，吴佩孚的牙疼得使他难以忍受，在床上翻来覆去呻吟。
张佩兰看着吴佩孚发红的双眼和高肿的左脸，滴下泪水说：“你又何必自找痛苦吗？我知道你怕日本不怀好意，我看着伊东拔牙，我们有人守着，他做不了手脚。长痛不如短痛，拔了吧，拔了就好！”
吴佩孚看着啼哭的张佩兰，一咬牙像命令一样，朝床上一捶说：“叫他给我拔！”
张佩兰急忙下床派人去请伊东来拔牙，上午九点伊东赶到吴宅，先检查吴佩孚的口腔，然后消毒，再注射麻醉剂。张佩兰守在旁边等了十分钟，伊东才将钳子伸进吴佩孚口中，一下将坏牙拔出，举着钳子给张佩兰看。张佩兰放心地点头了，吴佩孚打了麻醉剂止住痛，便昏昏入睡了。到了第二天，吴佩孚的牙痛并无好转，只见左颚高肿，而且忽冷忽热地发抖。张佩兰急得无计可施时，伪华北临时政府治安部长齐燮元来看吴佩孚的病。他弯下身子向吴佩孚说：“是不是赶快请天津着名中医郭眉臣来，此人医术高明，来给大帅治病如何？”
张佩兰说：“玉帅相信中医，就快请郭医生来吧！”吴佩孚捂着脸点头同意。齐燮元对副官说：“坐我的车去天津，把郭眉臣接来给大帅看病！”
副官立即坐车出发，傍晚将郭眉臣从天津接到吴宅。郭眉臣为吴佩孚切脉后又看了口腔，他走出来对齐燮元说：“大帅病重，先从清热解毒入手！”他说罢开处方，特别吩咐处方中的石膏二两，一分也不能减。张佩兰略懂点药性，见上面有如此大剂量的石膏，把自己的担心告诉了吴佩孚。吴佩孚本来粗知医理，看过方子叹道：“就这样吧！我自己忍住点痛就完了！”谁知这竟“一语成谶”。郭眉臣当晚住在吴宅亲自煎药送给吴佩孚服后，次日吴佩孚的牙床肿得更利害，甚至连喝水吃稀饭也难以下咽。
郭眉臣对齐燮元说：“部座，小医对大帅的病无能为力，只有另请高明了！”然后告辞返回天津。张佩兰听说德国医生医术高，竟不顾吴佩孚的反对，又急忙派人到东交民巷德国医院请德国医生史蒂福斯来诊治。史氏检查了吴佩孚口腔后，说：“尚可治疗，但必须到我们医院里去动手术。”
吴佩孚一听立即忍住疼痛，大声地说：“东交民巷是八国联军逼迫清廷签订不平等条约后，才成为使馆区的，胜过租界，我决不去那里住！”又挣扎着撑起身子，瞪眼对张佩兰说：“千万不要趁我昏迷的时候，送我到东交民巷去。如果违反我的‘三不主义’，我们就再不是夫妻了！”张佩兰热泪涟涟，直是点头答应。她又同史蒂福斯商量，是否可以在家里动手术。史蒂福斯打电话请求医院是否可以在吴宅开刀，院方说这不符合医院制度和医疗规则，坚持要病人去医院接受手术。史蒂福斯向张佩兰说：“我是医生，必须听从医院的决定。留下看护孙镜园小姐来看护大帅了！”他耸耸肩，双手一摊先走了。
见吴佩孚的病情有增无减，属下符定一、陈廷杰等人在12月4日下午2时又请伊东来为吴佩孚详细检查。正检查时，川本和日军军医处长石田及护士赶到吴宅。侍从向张佩兰报告说：“夫人，川本带人来了！”
张佩兰愁苦着脸说：“看老爷子病得说话都艰难了，他们还来纠缠！”她对儿子说：“道时，你下楼去接待一下！”
吴道时下楼陪川本等人上楼来，川本假笑着向张佩兰鞠躬说：“我们前些日子与大帅合作很好。现在大帅病了，日本政府和土肥原将军都惦记着大帅的病，盼望他早日恢复健康！今天我请来了军医处长石田先生，他是日本着名的牙科医生！”这时，他看见伊东站在吴佩孚床前，便问：“伊东先生，检查了吗？结果怎样？”
伊东说：“这病我不能治，要治非开刀不可，但开刀又有生命危险。”川本不假思索地说：“那就开刀好了！”伊东皱着眉头说：“川本先生，开刀有生命危险，我没有把握，不能开！”
川本强硬地说：“我是奉天皇陛下之命，在华同吴大帅联络的，你应当敬重天皇，尽你最大的智慧和能力！”
张佩兰忙说：“川本先生，玉帅的病已请德国医生史蒂福斯大夫医治，我们正在商量开刀的事！”川本对张佩兰不再面带笑容，而是生硬地说：“不用他们管了，事不宜迟，救人要紧。既然伊东医生不肯动手，现在就由石田大夫来为大帅动手术！”
伊东提起药箱说：“夫人，我走了！”说罢退出，张佩兰已来不及和伊东打招呼，情急之中，她心生一计，便对川本说：“这个事要请玉帅的老朋友商量商量，我一个人不好轻易作主。”川本迫不急待地走出去，一会儿，将齐燮元、符定一及石田找来商议。3点钟，他们几人商议完毕，川本并不将商议的情况告诉张佩兰和吴道时，听取他们的意见，而是近乎命令似的宣布说：“必须立即给大帅动手术，石田大夫一切都准备好了！”德国医生的看护孙镜园听了后，明白一切，提起药箱向张佩兰说：“他们动手术我就走了！”
这时，吴佩孚两腮红肿、喉头发炎神志有些恍惚了。他听清了要给自己动手术，说不出话，便艰难地来回摇头表示反对。张佩兰俯下身去，在他耳边说：“抚万他们都商量过了，非动手术不可，你不愿到东郊民巷德国医院动手术，现在就在家里动，你别担心，动了手术就会好的！”
吴佩孚嘴唇蠕动了一阵，才发出微弱的声音：“死了的好，”
川本像战场上的指挥官般对石田说：“开始了！”石田示意看护打针，看护给吴佩孚打麻药针时，吴佩孚猛烈挣扎，张佩兰抱住头，吴道时抱住双脚。石田撬开吴佩孚的嘴，举起手术刀伸进口腔深处，一刀下去，只听吴佩孚“啊”地叫了声，口中顿时喷出鲜血，飞溅在被褥、蚊帐上。看护见吴佩孚双眼紧闭，脸色刷白，她连忙摸脉，叫道：“脉搏微弱！”石田吩咐：“打强心针！”注射刚完，只见吴佩孚的嘴张了两下，想说什么又说不出来，不一会便断了气。时为1939年12月4日下午3时48分。从打麻药起到断气只有3分钟。
张佩兰见吴佩孚在开刀中猝然死去，发疯似地哀声呼号道：“你们开的什么刀呀，把人给我开死了，我要我的人呀！”
川本、石田等急忙往楼下溜，张佩兰这时候什么也不顾了，向楼下大喊：“把大门上锁，不要让日本人跑掉！”副官陈捷三快步走到大门口，将大门上锁，提着一支廿响的手枪把守。
江朝宗、张锡九等人急忙过来劝慰张佩兰，但她不听，不顾一切哭闹。川本见势不妙，请齐燮元出面解围说：“劝劝吴夫人，把人关在这个院子里，闹出去会影响中日邦交。我又不便和吴夫人吵闹！”
齐燮元要在日本人手下讨饭吃，当然要替主子说话。他急步走过来劝张佩兰：“二嫂子，二哥升天我也难过万分，但这样做会引起外交上的麻烦，说你私扣日本侨民。有事好商量，他们又跑不了，一切由我去办！”
张佩兰悲切地说：“抚万，你是亲眼看见你二哥怎么走的啊，你二哥生前待你不薄，你办事可要对得起你二哥，对得起我们孤儿寡母啊！”说着声泪俱下。
“二嫂放心，二嫂放心，我齐燮元若做了对不起二哥的事，天打五雷轰，我没有好下场！”齐燮元发誓地说：“二嫂，请道时世兄去叫陈副官把大门打开，先放日本人回去！二哥的事我一一办好！”
张佩兰一想把日本人扣在家里也不是办法，才对吴道时说：“道时，你去叫陈副官把大门打开，叫日本人滚！”吴道时下楼向陈捷三传达了张佩兰的话。陈捷三心中有气，左手拿着大门钥匙哗哗抖了两下，右手提着枪慢吞吞朝大门走去。川本、石田等人赶忙跟过来。川本低声下气地说：“陈副官先生，请多关照！”陈捷三瞪了川本一眼，把手枪拿起来看了看，就是不开门。
齐燮元慌忙走过来，陪着笑脸对陈捷三说：“陈副官，夫人都说了，开门吧！”
陈捷三这才打开大门的锁，对川本等怒吼道：“吴大帅叱咤风云一生，想不到竟死在你们这些王八蛋手上。”他举手枪朝天扣动扳机，哒哒哒，打了一梭子，以泄心中之愤。枪声惊吓得树上的鸟满天乱飞，他拉开大门一跺脚叫道：“快给我滚！”川本等人这时候如丧家之犬，抱着头溜出大门，钻进汽车跑了。
吴佩孚死后，日本当局宣布：“吴系重庆方面收买天津某要人设毒谋杀而死，据云当时的诊断书与病情大有出入。”这是做贼心虚的自我暴露。
伪华北临时政府派代表到吴宅表示慰问，并送上治丧费两万元，尚在悲痛中的张佩兰却不为所动，说：“老爷子生前连临时政府的官都不做，死后还肯用临时政府的钱吗？笑话！”
12月5日是吴佩孚大殓之期，什锦花园胡同吴宅门首，矗立着素花扎的牌楼，车马来去不绝。灵台并安有灵罩，上面遍绣寿宇，极为精致。灵台前由僧侣念经，共分两班：一班十五人，一班十一人，诵经喃喃，乐声凄凄，如泣如诉，更增伤感气氛。正堂内左右有曹锟所题的匾额二方，一为吴佩孚六十三寿辰时所送，词为“养隆日秩”，一为张佩兰五十寿诞所送，词为：“北堂萱寿”，此两匾额已用黄色纸交叉封了。悼念的人们伫立在院中，仰首上望，见楼房上悬有吴佩孚亲笔写的“三星在户”，大有物在人故的感慨。