抗日战争胜利后，国民党一面玩弄和谈，一面加紧发动内战。为制止内战，程海寰前往西安，与金作鼎、杨丽渠、常壮图、乔 涛、王友仁、严子夏、李文轩等一起成立了“社会前进同盟”，公开提出：“社会民主化，经济社会化”、“反独裁、反内战、反饥饿”的政治主张。
1946年6月，国民党撕毁停战协议，向解放区大举进攻，血腥镇压民主党派，公开杀害李公朴、闻一多，逮捕杜斌丞（民盟中常委、西北主任委员）、李文轩（社会前进同盟盟员）等。形势险恶，刻不容缓，为避免更大损失，组织决定程海寰立即转移。
程海寰先到上海，向民盟中央领导黄炎培、张 澜汇报了“社会前进同盟”的工作和面临的险峻形势。为保护程海寰的安全，黄炎培、张 澜安排他到香港躲避。
1947年冬，按照西北局的要求，在山东军区情报处特工秦汉城护送下，程海寰从上海乘飞机抵达兰州。他化名张效剑，通过兰州工校校长王绍文（程海寰妹夫）的关系，以工校历史教员为掩护，秘密从事革命活动。由于频繁聚会，行踪很快被国民党特务侦知。省政府主席郭寄峤责成教育厅厅长宋恪追查王绍文，得知消息后，程海寰不得不化装星夜离开兰州，经临洮、陇南、汉中，转入西安。
1948年春，程海寰在西安秘密联络胡宗南部进步军官严子夏、王友仁、杜子梁、常壮图等，准备起义。为确保起义成功，6月，程海寰携罗全璧（民盟盟员）秘密到达延安。西北局书记习仲勋热情接待了程海寰一行，对他们为解放战争所作的努力高度赞扬，并希望程海寰按照既定方针积极努力，争取早日发动起义，配合西北野战军的战略反攻。
从延安返回后，程海寰深感党的重托和自己肩负的重任，为不负党的使命，决定加快起义步伐。于是，他匆匆赶往天水，联络民盟盟员汪剑平、共产党员杜汉三、聂青田等成立“西北前进同盟策动委员会”（简称西策会），以期团结陕甘地区一切反蒋力量，加速推翻蒋家王朝。
同年9月，“西策会”在天水成立，公推汪剑平为主席，程海寰为书记，委员有杜汉三、聂青田、金作鼎、杨丽渠、徐启东、严子夏、王友仁、常壮图、刘振汉、马雨农、蒋 骧、杜子梁、卞超凡等。
1948年9月至1949年1月，辽沈、淮海、平津三大战役胜利结束，解放战争形势飞速发展，为了迎接即将到来的胜利，西策会决定分别在天水、西安同时发动起义。由汪剑平留天水，继续做一一九军王治岐、天水骑校校长胡竟先的策反工作。程海寰和其他战友分头到陕西利用国民党胡宗南扩充军队的机会，打入敌人内部，发动新一旅、新二旅等部起义。
程海寰乘商车沿华双公路到麻沿河时，发现有特务跟踪，他佯装解手钻进密林，连夜辗转到达社棠，乘火车到达西安。
1949年3月，“西策会”在凤翔新一旅驻地召开会议，决定新一旅、新二旅等部队在兴平、武功一带起义；起义部队改编为川甘陕游击纵队；严子夏任纵队司令员，程海寰任政治部主任，杜汉三任参谋主任；游击纵队开往文、武、成、康等县，切断胡宗南部退路，配合中国人民解放军第一野战军，全歼国民党在西北的武装力量。
会后，程海寰立即通知在兰州的弟弟程景灜（民盟盟员、西策会会员）等立即到陕西举行起义。就在起义即将爆发之际，凤翔会议记录不慎落入敌特之手，起义全盘计划及西策会名单被全部暴露。
胡宗南以开会为名先将西策会成员调往西安，3月8日，发动突袭，在西安南大街黄龙巷2号新一旅办事处、西大街麦市商号新二旅办事处等地逮捕程海寰、杜汉三、聂青田、严子夏、王友仁等数十人。
残暴的敌人用尽各种毒刑和诱骗，程海寰横眉冷对，黄坚贞不屈，在法庭上义正词严，痛斥敌酋。展示了他“宁为玉碎、不为瓦全”的英雄气概。
程海寰烈士在狱中曾赋绝命诗三首，被狱友保存
无题
事败身当死。
偷生殊可羞。
自甘随玉碎。
不作绕指柔。
对薄后口占
折翼凤鹏久不飞。
乾坤澒洞一身微。
巢覆原自无完卵。
懒向人前论是非。
无题
悠悠四十年。
所欠唯一死。
不先入地狱。
岂是奇男子。
尘劫随所化。
此心如止水。
远矣白发亲，
伤哉垂髫女。
哀鸿满道途。
一瞑皆无睹。
生岂不足乐。
行程已至此。
寄语后来人。
毋便停尔趾。
程海寰生平酷爱写诗填词，他牺牲后，被生前好友叶惟熙编成《革命烈士程海寰遗作》，共收录其古今诗词39首，书简17篇，为我们留下了一笔宝贵的精神财富。
1949年4月下旬，中国人民解放军百万雄狮横渡长江，国民党南京政府顷刻土崩瓦解。5月中旬，中国人民解放军第一野战军兵临西安，胡宗南在仓惶撤退之际，以“受命共匪，直承不讳”的罪名将程海寰、严子夏、聂青田、金作鼎等15人杀害于西安玉祥门外。刑场上，程海寰大义凛然，视死如归，高呼：“中国共产党万岁！”“打倒国民党反动派！”等口号从容就义，时年41岁。
