邓铁梅被捕后，从凤城押解到沈阳，先后被监禁在伪警备区司令部军法处和陆军监狱。监押期间，日伪当局为审讯邓铁梅专门组织了一个特别小组，一些高级政要包括第一军管区司令于芷山、军法处处长王冠英经常前来“探望”，对邓铁梅进行拉拢，均遭到邓严词拒绝。面对敌人的审讯邓铁梅大义凛然，揭露日本帝国主义侵略中国的种种罪行，重申自己抗日救国的坚定决心。一天一个日本军官请邓铁梅为他的折扇题字，邓铁梅挥毫疾书:“五尺身躯何足惜，四省失地几时收”，表明其志。1934年9月28日，邓铁梅被日寇秘密杀害于奉天伪陆军监狱，时年43岁。

　　中国共产党对邓铁梅的抗日业绩和献身精神给予充分肯定和赞扬。1935年8月1日，中共中央发表的《为抗日救国告全国同胞书》(即《八一宣言》)中，将邓铁梅誉为“为救国而捐躯的民族英雄”。1988年，邓铁梅被追认为革命烈士。