В мае 1928 г. ОГПУ провело операцию по аресту ряда религиозных деятелей и представителей русской аристократии, после революции проживавших в Сергиевом Посаде и его окрестностях. Перед этим в подконтрольной прессе была развернута кампания под заголовками-лозунгами: «Троице-Сергиева Лавра – убежище бывших князей, фабрикантов и жандармов!», «Гнездо черносотенцев под Москвой!», «Шаховские, Олсуфьевы, Трубецкие и др. ведут религиозную пропаганду!» и т. д. 21 мая 1928 г. Ф. был арестован. Ему не инкриминировали ничего конкретного. В обвинительном заключении от 29 мая утверждалось, что Ф. и другие арестованные, «проживая в г. Сергиев и частично в Сергиевском уезде и будучи по своему социальному происхождению «бывшими» людьми (княгини, князья, графы и т. п.), в условиях оживления антисоветских сил начали представлять для соввласти некоторую угрозу, в смысле проведения мероприятий власти по целому ряду вопросов». 25 мая 1928 г. по поводу обнаруженной у него фотографии царской семьи Ф. показал: «Фотокарточка Николая II хранится мною как память Епископа Антония. К Николаю я отношусь хорошо и мне жаль человека, который по своим намерениям был лучше других, но который имел трагическую судьбу царствования. К соввласти я отношусь хорошо (другого ответа на допросе в ОГПУ ожидать и не приходилось. – Б. С.) и веду исследовательские работы, связанные с военным ведомством секретного характера. Эти работы я взял добровольно, предложив эту отрасль работы. К соввласти я отношусь как к единственной реальной силе, могущей провести улучшение положения массы. С некоторыми мероприятиями соввласти я не согласен, но безусловно против какой-либо интервенции как военной, так и экономической». 14 июля 1928 г. Ф. в административном порядке был сослан на три года в Нижний Новгород. В сентябре 1928 г. по ходатайству жены Максима Горького (А.М. Пешкова) (1868–1936) Екатерины Павловны Пешковой (1878–1965) Ф. был возвращен в Москву, прокомментировав обстановку в столице следующими словами: «Был в ссылке, вернулся на каторгу». 25 февраля 1933 г. Ф. повторно арестовали и обвинили в руководстве придуманной ОГПУ контрреволюционной организации «Партия Возрождения России». Под давлением следствия Ф. признал справедливость этого обвинения и передал 26 марта 1933 г. властям составленный им философско-политический трактат «Предполагаемое государственное устройство в будущем». В нем якобы излагалась программа «Партии Возрождения России», которая следствием именовалась национал-фашистской. В этом трактате Ф., будучи убежденным сторонником монархии, отстаивал необходимость создания жесткого автократического государства, в котором большую роль должны были играть люди науки, а религия отделена от государства, поскольку «государство не должно связывать свое будущее с догнивающим клерикализмом, но оно нуждается в религиозном углублении жизни и будет ждать такового». 26 июля 1933 г. Ф. был осужден тройкой Особого совещания на 10 лет исправительно-трудовых лагерей и 13 августа отправлен по этапу в восточносибирский лагерь «Свободный». 1 декабря 1933 г. он прибыл в лагерь и был оставлен на работу в научно-исследовательском отделе управления БАМЛАГ. 10 февраля 1934 г. Ф. отправили на опытную мерзлотную станцию в Сковородино. Проведенные здесь Ф. исследования легли в основу книги его сотрудников Н.И. Быкова и П.Н. Каптерева «Вечная мерзлота и строительство на ней» (1940). В июле—августе 1934 г. с помощью Е.П. Пешковой к Ф. в лагерь смогла приехать жена с младшими детьми – Ольгой, Михаилом и Марией (старшие Василий и Кирилл в тот момент находились в геологических экспедициях). Семья привезла Ф. предложение правительства Чехословакии договориться с советским правительством о его освобождении и выезде в Прагу. Для начала официальных переговоров требовалось согласие Ф. Однако он отказался. В сентябре 1934 г. Ф. перевели в Соловецкий лагерь особого назначения (СЛОН), куда он прибыл 15 ноября 1934 г. Там Ф. работал на заводе йодной промышленности, где занимался проблемой добычи йода и агар-агара из морских водорослей и сделал ряд научных открытий. 25 ноября 1937 г. постановлением Особой тройки Управления НКВД по Ленинградской области Ф. был приговорен к высшей мере наказания «за проведение контрреволюционной пропаганды» и согласно сохранившемуся в архиве органов безопасности акту расстрелян 8 декабря 1937 г. Место гибели и захоронения Ф. неизвестно. Ф. оставил неоконченные воспоминания «Детям моим», изданные посмертно. В 1958 г. он был реабилитирован.
У Ф. было пятеро детей: Василий (1911–1956), Кирилл (1915–1982), Ольга (в замужестве Трубачева) (1918–1998), Михаил (1921–1961) и Мария-Тинатин (1924–2014).
Суть своей философской, научной и богословской деятельности Ф. наиболее сжато и точно раскрыл в письме сыну Кириллу 21 февраля 1937 г.: «Что я делал всю жизнь? – Рассматривал мир как единое целое, как единую картину и реальность, но в каждый момент или, точнее, на каждом этапе своей жизни, под определенным углом зрения. Я просматривал мировые соотношения на разрезе мира по определенному направлению, в определенной плоскости и старался понять строение мира по этому, на данном этапе меня занимающему признаку. Плоскости разреза менялись, но одна не отменяла другую, а лишь обогащала. Отсюда – непрестанная диалектичность мышления (смена плоскостей рассмотрения), при постоянстве установки на мир, как целое». А на допросе в ОГПУ в марте 1933 г. характеризовал себя так: «Я, Флоренский Павел Александрович, профессор, специалист по электротехническому материаловедению, по складу своих политических воззрений романтик Средневековья примерно XIV века…» Здесь вспоминается «Новое средневековье» (1924) Н.А. Бердяева, где автор увидел признаки заката гуманистической культуры нового времени после Первой мировой войны и наступления нового средневековья, наиболее отчетливо выражаемого большевиками в России и фашистским режимом Бенито Муссолини (1883–1945) в Италии. Сам Бердяев в «Русской