진보당사건 1·2심의 판결 사이에 큰 간극이 드러난 상황에서 검찰측과 피고인측의 상고가 제기되어 진보당사건에 대한 재판은 3심으로 이어졌다. 1959년 2월 27일 재판부는 조봉암과 양이섭에 대한 2심의 사형판결을 유지했고 그 외의 대부분의 진보당 간부에 대하여는 무죄를 선고했다.
조봉암에 대한 사형판결이 유지되자 이에 대한 재심이 청구되었다. 하지만 1959년 7월 30일 ‘이유 없음’으로 기각되었고 재심이 기각된 바로 다음 날 아침 조봉암의 사형이 집행되었다. 한편, 양이섭은 앞서 이틀 전인 7월 29일 사형이 집행되었다.
1년 가까이에 걸쳐 진행된 진보당 사건에 대한 재판은 진보당 위원장 조봉암에 대하여 사형, 양이섭에 대하여 사형, 그리고 전세룡, 이상두 두 피고인에 대하여 징역 2년의 선고를 내리고 종결되었다. 평화통일론 등 진보당의 강령 중 애초 시경이 수사에 착수, 검찰에 의하여 기소된 내용은 전부 무죄로 판결되었다.