بعد از فتح تهران، مخالفان شیخ فرصت را غنیمت شمرده، واهمه خود از روشنگری های شیخ را در میان سردمداران حاکم مطرح ساختند.
در منزل سپهدار تصمیم به اعدام شیخ گرفته شد. یپرم خان بر جنایت اصرار داشت و سپهدار راضی بود و سردار اسعد بختیاری هم سکوت کرد. روز یازدهم رجب 1327 ق هشتاد نفر از مجاهدان مسلح ارمنی به منزل شیخ هجوم بردند و خانه را محاصره کرده، پشت بام ها را اشغال کردند.
شهادت
نادعلی، پیشکار مخصوص شیخ، می گوید: در میان شیون و زاری و ناله اهل خانه، یوسف خان ارمنی دست شیخ را گرفته، کشان کشان بیرون آورد و درون درشکه انداخت و فرمان حرکت داد. سواران مجاهد دور درشکه را گرفته و یکسره شیخ را به اداره نظمیه در میدان توپخانه بردند و در ضلع شرقی عمارت نظمیه زندانی کردند.
بعد ازظهر سیزده رجب، شیخ را برای محاکمه به عمارت گلستان بردند و در تالار آن، شیخ ابراهیم زنجانی شروع به محاکمه کرد.
جالب اینجاست كه وقتی محاكمه صورت می گرفت، در بیرون مشغول آماده سازی جایگاه اعدام وی بودند. هنگامی كه می خواستند او را برای اعدام ببرند، اجازه ی خواندن نماز عصر را به وی ندادند و ایشان را به سوی جایگاه اعدام راهنمایی كردند. وقتی به در نظیمه رسید رو به آسمان كرد و گفت: افوّض امری الی الله ان الله بصیر بالعبادو حدود یك ساعت و نیم به غروب روز سیزده رجب 1327 قمری بود. وقتی به پایه ی دار نزدیك شد، برگشت و مستخدم خود را صدا زد و مهرهای خود را به او داد تا خرد كند، مبادا بعد از او به دست دشمنانش بیفتد و برای او پرونده سازی كنند. پس از آن عصا و عبایش را به میان جمعیت انداخت و روی چهارپایه رفت و قریب ده دقیقه برای مردم صحبت كرد و فرمود:
خدایا، تو خودت شاهد باش كه من آنچه را كه باید بگویم به این مردم گفتم خدایا تو خودت شاهد باش كه من برای این مردم به قرآن تو قسم یاد كردم، گفتند قوطی سیگارش بود.
خدایا تو خودت شاهد باش كه در این دم آخر باز هم به این مردم می گویم كه مؤسس این اساس لامذهبین هستند كه مردم را فریب داده اند این اساس مخالف اسلام است. محاكمه ی من و شما مردم بماند پیش پیغمبر محمد بن عبدالله(ص). آن گاه عمامه را از سر برداشته و فرمود: از سر من این عمامه را برداشتند، از سر همه بر خواهند داشت.
در آستانه ی اعدام یكی از رجال وقت با عجله برای او پیغام آورد كه شما این مشروطه را امضا كنید و خود را از كشتن برهانید و او در جواب فرمود:
دیشب رسول خدا را در خواب دیدم، فرمودند: فردا شب مهمان منی. من چنین امضایی نخواهم كرد.
طناب دار به گردن وی انداخته شد و لحظاتی بعد پیكر بی جان وی برفراز دار باقی مانده بود. دسته موزیك شروع به نواختن كرد و مردم از جمله پسر شیخ كف می زدند و شادی می كردند و چه بی احترامی هایی كه به جنازه ی شیخ نكردند. پس از این که آقا، جان تسلیم کرد، دسته موزیک نظمیه پای دار آمد و همان جا وسط حلقه شروع کرد به زدن. مجاهدین با تفنگهایشان همین طور می رقصیدند. شنیدم که بعضی ها می گفتند: “شیخ فضله به درک رفت!” از بالای ایوان نظمیه یک کسی فریاد کشید و به مردم گفت: “همچنین دست بزنید که صدایش توی سفارت به گوشش برسه!” یعنی به گوش محمدعلی شاه.
در اثر تلاطم و طوفان که دائماً جسد را بالای دار تکان می داد، یک مرتبه طناب از گردن آقا پاره شد و نعش گُرپی به زمین افتاد!
جنازه را آوردند توی حیاط نظمیه-همه می خواستند خود را به جنازه برسانند؛ دور نعش را گرفند؛ آن قدر با قنداقه تفنگ و لگد به نعش آقا زدند که خونابه از سر و صورت و دماغ و دهنش روی گونه ها و محاسنش سرازیر شد. هر که هرچه در دست داشت می زد؛ آنهایی که دستشان به نعش نمی رسید، تف می انداختند.
یک مرتبه دیدم یک نفر از سران مجاهدین، مرد تنومند و چهارشانه ای بود، وارد حیاط نظمیه شد. جلو آمد و بالای جنازه ایستاد، این بی حیا هنوز نرسیده، جلوی همه دگمه های شلوارش را بازکرد و روبروی این همه چشم شرُ شُر به سر و صورت آقا……..
سپس یک مردی با لباس مشکی وارد شد، عصا به دست، مقابل سر آقا ایستاد؛ با عصار چادر نماز را از روی آقا پس زد و همین طور که تماشا می کرد به ترکی فحش نثار آقا می کرد. این شخص شارژدافر سفارت عثمانی بود؛ او هم رفت.
انتقال مخفیانه جنازه شهید به قم
خانواده ی وی، جنازه ی شیخ را مخفیانه به منزل بردند و در اتاقی در حالی كه غسل و كفن شده بود گذاشتند و آن را تیغه كردند و برای این كه كسی بویی نبرد مراسمی ظاهری گرفتند و جنازه ای غیر واقعی را در قبرستان دفن كردند و صورت قبری برای آن ساختند. پس از هیجده ماه كه مردم كم كم با خبر شده بودند، می آمدند و پشت دیوار فاتحه می خواندندو می رفتند. احتمال خطر از هر سو می رفت،دختر شيخ فضل الله نقل مي كند: دیشب مرحوم آقا را خواب دیدم که خیلی خوش و خندان بود ولی من در همان عالم خواب گریه می کردم، آقا به من گفت: “گریه نکن، همان بلاهایی را که سر سید الشهدا آوردند، سر من هم آوردند. اینها می خواهند نعش مرا دربیاورند تا درنیاورده اند زود آن را به قم بفرست.”
جنازه ی مطهر شیخ را بعد از 18 ماه بدون آن كه كم ترین آسیبی دیده باشد از آن اتاق در آورده و مخفیانه به قم انتقال دادند. سپس در مقبره ای كه قبلاً در صحن مطهر تدارك دیده بود، دفن كردند.