1962年，国内形势有了新的变化，台湾海峡两岸局势再次紧张起来，台方叫嚣“反攻大陆”，并不断地派遣特务到大陆活动。
张旃“稳定的病情”再次引起厂保卫部门的注意。他的生活“较规律，关心报纸，注意时事”;回到宿舍，就详细地做日记;有时间就去街头散步，或去邮局等处看报纸。3月，发现他与厂副总工程师(隐其名，其兄在香港和台湾——作者)突然接触，并数次到其家中，进行较长时间的交谈。7月，他给上海永康路居住的表兄黎斌去信，打听其四叔和舅舅的地址。9月，又发现他经常外出活动，随身携带的挎包从不离身，并绘制了多家工厂平面布置简明示意图。从当时“表现上看，其头脑颇为清醒，毫无患精神病之感”(见“窃密嫌疑分子孙志新<张旃>材料”)。
保卫人员审查了张旃的笔记本。张旃在1960年2月间的笔记中，记载了厂内主要生产部件以及各国汽车构造的相关资料。
对于张旃的调查亦围绕他的社会关系展开。试图查清其患病前后各时期的思想活动表现;进一步调查其患病原因，复查病状;审查其笔记本，有否可疑内容;建国初期与张旃有通信和经济关系的人和事;甄别所绘制的图纸及其动机等。保卫部门先后调查取证了其堂叔张兹序、张兹墉、张兹埴的有关历史问题和现实情况，查阅了历史档案，调查其关系人是否具有特务身份，以及与其表兄黎斌通信的内容等。
调查的结果大同小异，多数被调查人员的历史情况，仍然仅限于过去组织上掌握的情况，从中并未发现新的有价值的线索和问题。
孤独的死亡者
在柴油机厂厂区附近，有一栋坐北朝南的平房，是拖拉机厂的独身宿舍。早年是个大锅炉房。该锅炉房以东是洗澡间，后来全部改做小房间，做住户用。
1963年5月6日那天，邻居听见张旃在叫喊，像是得了病。起初声音并不大，所以没有引起注意。到了第二天，张旃整整叫喊了一天，声音忽高忽低，或大声呼喊，或小声呻吟。大家在一起谈论张旃的反常情况，有人随口说了句：“疯子还能有正经的?”结果平时就很少与其来往的邻居们依然没有表现出应有的同情心来，给予这个孤独的患病者起码的人道关怀。
1963年5月11日下午2时左右，即发现张旃得病的第6天，邻居们在一起聊天，又提到了张旃的事情，好几天没有动静，是不是人已经死了?于是有人提议去看看。
人们走到窗前向里张望，见张旃躺在床上，张着嘴，闭着眼睛一动不动。大家慌了手脚，跑出来找到宿舍收发员张士风，确信张已经死去了，于是立即报告了工厂总务科。
工厂保卫部门对张旃的死因做了调查，并由公安部门对其进行了法医鉴定。张士风是独身宿舍的管理员，与张旃的接触时间最长，1955年和1956年曾对患了精神病的张旃进行过看护，1960年以后，张士风又同张旃住在一起。据张士风讲，在此期间，“没有发现有人找过孙志新(张旃)，他那里很埋汰，谁也不到他那去”。2月份，张旃接到一封信，是灰色信封，从北京寄来的。此后，他就经常到收发室问有没有他的信。4月前他经常到宿舍收发室去，有时看看书，很少和别人谈话。他背的书包，除有几本书叫别人看之外，其他东西都不叫动。
1963年5月11日14时，公安部门对张旃的住处和尸体进行了检查。据法医检查确认，张系因患精神病多年身体十分衰弱，营养极度不良，又患有多种疾病，结论系病死，无自杀或被害的可疑迹象。
为了查清张旃窃取机密图纸和资料的嫌疑问题，对其全部遗物进行了清理检查，对有关资料和日记做了详细审查。
