審判官把審訊的結果向何應欽報告，正逢蔣介石令何應欽將吉鴻昌和任應歧處死的電報來到，何應欽急用朱筆在卷上批道：“立槍決”。1934年11月24日，在殉難的這天早上，吉鴻昌顯得異常鎮靜安詳。就在從容就義的前幾小時，他向敵人要來筆墨和信紙，寫下了一封遺書。他的筆力仍是那麼蒼勁。在這封遺書裏，他寫下了自己迂回曲折然而終於走向真理道路的一生，曆述了蔣介石國民黨禍國殃民的種種醜行。在他殉難之前，他曾托監刑官將這封遺書轉交給夫人胡鴻霞，以便由她轉送到黨組織的手裏。監刑官卻把它遞交給何應欽。何賊看畢，兩手發抖，麵色鐵青，立時把這封正義凜然的遺書扔進火爐裏去。
這天上午他還寫了三封短信，分致他的夫人、兄弟和朋友。後來這幾封信輾轉到了吉夫人手裏。信中勉勵家中人要很好的團結，生活下去，指引他們繼續為革命奔走。他在給吉夫人的遺書裏麵寫道：“夫今死矣，是為時代而犧牲。人終有死，我死您也不必過於傷悲，因還有兒女待你照應。”遺書再三叮囑讓兒女們努力讀書，“以成有用之材”。在致親友的信裏，他還念念不忘生前捐資創辦為故鄉“教育地方貧窮子弟而設”的學校，希望他們盡力支持下去。
最後的時刻到了，當日13時30分，吉鴻昌慢慢地披上鬥篷，宛若平時從家裏出遠門似的，走出陰黯的牢房，沉靜緩慢地走著，昂首仰視著布滿陰霾的天空，大踏步走向陸軍東場院刑場。麵對敵人的屠刀，他泰然自若，毫無懼色。在刑場上他以手指作筆，以大地為紙，寫下浩然正氣的詩章：
恨不抗日死，
留作今日羞。
國破尚如此，
我何惜此頭！
寫畢，他的步子邁得更快了。同他一起就義的任應歧，忽然搶上一步對他說：“我死了倒沒有什麼，你死了太可惜了，國家正用著你啊！”
吉鴻昌回過頭來，見任應歧滿麵淚痕，皺起眉頭，抱怨他說：“你這是幹什麼？別讓他們小看了咱們！”
任應歧擦了擦眼淚，走上前去，槍聲響了，任應歧應聲倒在地上。吉鴻昌把頭一擺，朝特務招招手：“這樣死可不行！告訴你們，我為抗日而死，堂堂正正，絕不能跪下挨槍，我死了也不能倒下！”接著喝令特務：“給我搬張椅子來！”
特務們不敢違拗，便把椅子搬了來。
吉鴻昌坐下後，行刑的特務繞到他的身後。吉鴻昌轉過頭來，把手一揮說：“這不行！我為抗日而死，一生行為光明磊落，不能在背後挨槍。”特務發起抖來，顫聲問道：“那您說怎麼辦？”吉鴻昌厲聲說：“你在我眼前開槍。我要親眼看看你們怎樣打死我！”
特務遲疑地繞到前麵，躲過他的逼視，右手顫巍巍地舉起手來……，在這一霎那間，吉鴻昌瞪起了兩隻大眼睛，高舉起拳頭，用盡了他最後的力氣大聲喊道：
“中國共產黨萬歲！”
“中國革命萬歲！”
“打倒日本帝國主義！”
這喊聲，震撼得敵人在顫抖。
共產黨員、民族英雄吉鴻昌英勇就義。