主條目：海伍德死亡案和王立軍事件
中國法院博物館收藏的薄熙來案判決書及審判時所用的手銬（右）
2012年2月2日，中共重慶市委決定，免去王立軍市公安局局長、黨委書記職務，王立軍以副市長身份分管教育、科技領域工作。
2012年2月6日14時31分，王立軍進入美國駐成都總領事館並滯留一天，即王立軍事件。
2012年2月8日上午10點54分，重慶市人民政府新聞辦公室通過新華網官方微博發布訊息，稱「據悉，王立軍副市長因長期超負荷工作，精神高度緊張，身體嚴重不適，經同意，現正在接受休假式的治療。」由此，「休假式治療」一詞在中國大陸網絡竄紅，也引起各方紛紛猜測王立軍的真實動向。在2013年8月22日由山東省濟南市中階人民法院召開的薄熙來案庭審新聞發布會上，濟南中院發言人公布，此訊息由時任中共重慶市委書記薄熙來批准發布。
2012年2月9日，中華人民共和國外交部發言人辦公室在應詢答問時表示，重慶市副市長王立軍於2月6日進入美國駐成都總領事館，滯留1天後離開。當局有關部門正在對此進行調查。
2012年2月10日，薄熙來率團到考察雲南，期間參觀其父薄一波建立的第十四集團軍軍史陳列室。
2012年3月9日，薄熙來在重慶市人大代表團公開記者會上首次就王立軍事件作出公開表態，他表示他對王立軍事件感到痛心，並承認自己用人失察，這也是薄熙來在被雙規前最後一次公開露面[4]。2012年3月14日，時任中共中央政治局常委、國務院總理溫家寶在兩會記者招待會上罕見地措辭嚴厲批評和要求中共重慶市委、市政府務必就「王立軍事件」進行深刻反思並吸取教訓。此外溫家寶還表示文革的錯誤和封建的影響並沒有完全清除。[5]有輿論認為溫家寶表面上是在批評文革，實際上是在批評薄熙來唱紅打黑的執政理念[6]。
2012年3月15日，即全國「兩會」結束後的第一天，中共中央對外宣布「薄熙來同志不再擔任中共重慶市委書記一職」；並即刻進入軟禁狀態，此後約一年半時間內完全消失於公眾視線範圍。隨後時任中共中央政治局委員、國務院副總理張德江接替薄熙來出任中共重慶市委書記一職，薄熙來執政期間在重慶執行的許多政策也隨即停止。
2012年4月10日，中共中央正式宣布，停止薄熙來中共中央委員和政治局委員的職務，接受黨內調查。
2012年9月28日，中共中央政治局決定給予薄熙來開除黨籍、開除公職處分，對其涉嫌犯罪問題及犯罪問題線索移送司法機關依法處理。10月26日，全國人大常委會公告重慶市人大常委會罷免薄熙來的十一屆全國人大代表職務，並移交司法。11月7日，中共十七屆七中全會確認中共中央政治局對薄熙來開除黨籍。
2013年1月9日，中共中央紀委和中華人民共和國監察部在北京召開新聞發布會，通報2012年查辦案件工作情況。中共中央紀委秘書長兼新聞發言人崔少鵬在會上通報，原中共重慶市委書記薄熙來的違紀案件已移送司法機關處理。
2013年7月25日，中國有關部門通過新華社發布了薄熙來被提起公訴的訊息，原文如下：[7]
薄熙來涉嫌受賄、貪污、濫用職權犯罪一案，經依法指定管轄，由山東省濟南市人民檢察院向濟南市中階人民法院提起公訴。檢察機關在審查起訴階段依法告知了被告人薄熙來享有的訴訟權利，並訊問了被告人，聽取了其委託的辯護人的意見。濟南市人民檢察院起訴書指控，被告人薄熙來身為國家機關工作人員，利用職務上的便利，為他人謀取利益，非法收受他人財物，數額特別巨大；貪污公款，數額巨大；濫用職權，致使國家和人民利益遭受重大損失，情節特別嚴重，依法應當以受賄罪、貪污罪、濫用職權罪追究刑事責任，並予以數罪併罰。
2013年8月22日8時30分，濟南市中階人民法院第五法庭公開開庭審理薄熙來受賄、貪污、濫用職權一案。庭審首日，薄熙來當庭否認了公訴人對其的受賄及貪污指控。
2013年9月22日10時，濟南市中階人民法院判決：被告人薄熙來犯受賄罪，判處無期徒刑，剝奪政治權利終身，並處沒收個人全部財產；犯貪污罪，判處有期徒刑十五年，並處沒收個人財產人民幣一百萬元；犯濫用職權罪，判處有期徒刑七年，決定執行無期徒刑，剝奪政治權利終身，並處沒收個人全部財產。