1934年5月，他与吉鸿昌、宣侠父、南汉宸联络抗日人士成立、参加了在共产党的领导下的“反法西斯大同盟”并任中央委员，为组织抗日武装，将家里仅存的四万五千元全部捐给了在共产党领导下的大同盟组织，丝毫未为日后家庭生活考虑。

    1934年11月，国民党复兴社特务处已得知任应岐与吉鸿昌联系密切，遂派特务跟踪任应岐。11月9日，当任应岐安排吉鸿昌与李宗仁的代表见面时，国民党军统局天津站行动组特务冲进国民饭店二楼吉鸿昌、任应岐秘密开会的房间连开数枪，将任应岐和吉鸿昌射伤，两位将军被捕。11月22日，两人被51军派人秘密押解到北京陆军监狱（今炮局胡同内），交给国民党北平军分会。

    1934年11月24日，在北平以“扰乱治安、加入共党、危害民国”罪与吉鸿昌一起被执行枪决。史料记载：1934年11月27日的《大公报》上刊登着“吉鸿昌任应岐前日在平枪决”的消息。

    任应岐将军一生追求真理，向往革命，立志振兴中华，他为我们后人留下一笔丰厚的精神遗产。

郑州市碧沙岗公园内的北伐阵亡将士墓地三民主义烈士祠（现郑州市文管所）后院后殿墙上镶嵌的任应岐撰写的《烈士墓表》刻石

位于郑州市碧沙岗公园内的国民政府军事委员会委员、国民革命军第十二军军长任应岐撰文的《烈士墓表》

作为河南省城，郑州烈士陵园汇集了全省许多知名烈士，或墓葬或建亭立碑或遗物陈列，供人瞻仰，任应岐将军后人将弥足珍贵的将军遗物捐献给了这里

郑州烈士陵园里的“烈士事迹陈列馆”，爱国将领任应岐将军和烈士、抗日名将吉鸿昌将军并列被展览，想当年一同革命，一同被捕、一同牺牲，而今吉将军名扬天下，任应岐将军的历史功绩却鲜为人知(右侧为吉鸿昌烈士)

郑州烈士陵园里的“烈士事迹陈列馆”陈列的民国23年11月23日出版的《北平晨报》影印件。报道“吉鸿昌、任应岐昨日押解来平”

郑州烈士陵园里的“烈士事迹陈列馆”陈列的1934年11月26日中国国民党在北平出版的中央直属党报《华北日报》影印件。报道“吉鸿昌、任应岐在陆军监狱枪决，加入共党，危害民国，该两犯已供认不讳”，但至今天任应岐的党员身份仍未明确。

左侧为破落的位于河南省鲁山县仓头乡刘河村的爱国将领任应岐将军墓地；右侧为位于河南扶沟县城，占地６．６万平方米，馆区由主馆、吉鸿昌铜像广场和国防教育园等建筑构成的吉鸿昌将军纪念馆，同样的人生经历，不一样的后事安排，令人感叹、扼腕

位于河南省鲁山县仓头乡刘河村的任应岐故居

位于河南省鲁山县仓头乡刘河村的任应岐墓地，立碑时间是1992年清明节，将军已经离世58年，墓碑由将军后裔、亲友、家族等所立，不见官方意见