2012年1月下旬，几番内外部交锋较量之后，黔驴技穷、已成强弩之末的谷俊山终被拉下马来，军纪委宣布对谷俊山进行调查。北京知情人士披露，在谷俊山被调查前，徐才厚把他接走了。谷俊山尽管自知大势已去，但仍欲作最后一搏，多次送给徐贿金，共计达4000多万元。
　　这一年，徐才厚也自知到了任职最高年限，仍想竭力庇护自己培植多年的亲信，维护既往的军内势力不倒。但事情发展并不如徐意想的那样美满：他不但保护不了亲信，连自己的运势也开始下行。当年11月，徐才厚从中央政治局委员、书记处书记、军委副主席高位上退休。
　　麻烦开始更多地呈现，徐的亲信谷俊山进去之后，挖出来的问题越来越多。知情人士透露说，谷也越来越感觉到，没人能像承诺的那样保自己，开始如实交代问题，包括几次上千万元行贿徐才厚的情况。徐才厚用了将近20年精心构筑的权力大厦开始倾斜，各种有关他的负面传闻不断发酵。谷俊山贪腐案拔出萝卜带出泥，牵出了徐才厚。
　　2013年3月，全国两会上，本该到场的卸任军委副主席徐才厚全程缺席，引起外界遐想；之后不久，军方官媒以看似无意的《徐才厚为王喜斌专著作序》为题发表消息，以打消外界对徐已出事的猜测；2013年国庆招待会上，身着戎装的徐才厚以退休军队老领导的身份出席，引发海内外舆论猜测其已平安无事。不过，此时的徐才厚，已是满头花白头发，与往日神情不可同日而语。
　　今年1月20日，中央军委慰问驻京部队老干部迎新春文艺演出活动上，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平，向军队老同志、全军离退休老干部，致以新春问候和祝福。徐才厚得以在中央电视台报道镜头中两次一闪而过。镜头里的徐才厚再次以满头白发示人，其身形消瘦，面带微笑。此次露面，再次令徐才厚是否逃脱传闻中落马命运引发外界猜想。但显然已不足以打消公众疑虑。
　　4月，在福州军区原副政治委员王直遗体告别仪式的消息中，徐才厚的名字缺席，外界疑窦再生。而这次徐才厚确实已被限制自由，接受组织调查。3月15日当晚，徐才厚妻女及秘书秦某被拘押的同时，徐家也被查抄。6月30日，中共建党93周年前一天，中共中央政治局召开会议，决定开除徐才厚党籍，同时将其涉嫌受贿犯罪问题移交军事检察院处理。
　　查办徐才厚这样级别的军中大老虎，显系中央高层直接下命令，中央从内部拘押审查到公开宣布开除其党籍，用时仅三个月，这么短的时间内一举拿下徐才厚，足以彰显新任党中央及中央军委领导人的反腐决心和意志，在过去都是从未有过的。接近总后高层的知情人士说。
　　徐这座大山被扳倒只半月，新华社公布，对原总后勤部副部长谷俊山，军事检察院以涉嫌贪污、受贿、挪用公款、滥用职权犯罪四项罪名向军事法院提起公诉。
　　值得注意的是，对徐才厚、谷俊山两个军中巨蠹的查办、公布过程如此复杂交错；尤其是谷俊山案竟然至今已经耗时长达近三年之久仍未完结，足见徐、谷系列案件查办之艰难，以及徐才厚对谷俊山案查办的干扰和阻挠。
　　徐宅查抄数目惊人
　　早在两年多前，谷俊山被调查后，徐才厚便卷入谷俊山案贪腐传闻。当时外界普遍认为，谷俊山是徐才厚的主要利益输送者之一。谷俊山身为军中大蠹，贪腐详情官方迄今虽未有公布，但从大陆诸报端已披露的信息来看，贪腐数目已很惊人，谷的官场靠山徐才厚的贪腐数目，可能更在谷俊山之上。
　　接近军方的北京知情人士披露，身患膀胱癌的徐才厚在查出病患后不久，解放军301医院、307医院就集中专家对其进行诊治，病情得到有效控制。2013年下半年，住在301医院西院高干病房的徐才厚常常焦虑不安，外面有关他涉贪的风声一阵紧似一阵，徐日显惶恐。春节前，他决定出去转转，顺便打探一下消息，走动走动。