由于叛徒出卖，１９２７年７月２日，赵世炎不幸被捕。他受尽严刑拷打，始终坚贞不屈。他把敌人的监狱和法庭当成讲坛，大义凛然地宣传党的主张和共产主义理想，揭露反动派的罪行。他慷慨激昂地说：“志士不辞牺牲，革命种子已经遍布大江南北，一定会茁壮成长起来，共产党必将取得胜利。”７月１９日，敌人对他下了毒手。面对死亡威胁，他从容不迫，镇定自若，高呼着：“工农联合起来打倒新军阀蒋介石！”“中国共产党万岁！”的口号，在上海枫林桥畔英勇就义。

　　赵世炎的一生是短暂的，他将自己的全部青春年华和满腔热血献给了中国人民的解放事业，在中国革命史上写下了不朽篇章。今天，在赵世炎的家乡——重庆市酉阳土家族苗族自治县龙潭镇，建有赵世炎故居和烈士纪念馆，永远缅怀这位中国共产主义运动先驱者、工人运动的著名领袖。