譚嗣同在享有自由的最後一刻想起了自己的父親，湖北巡撫譚繼洵。在他短促的一生中，他和他父親在一道生活的時間是不多的。小時候，父親在外省做官，他自己卻跟著母親，和兩位哥哥一道，住在京城裏讀書，整年累月，見不到父親一麵。後來，他剛剛成年，母親就去世了，父親娶了繼母，父子之間的來往也就更加稀少了。他的生活費用是由父親按月彙寄的。他們父子二人經常都是相距在千裏之外，很難有聚首的機會，即使年節期間相會一下，也都是來去匆匆，短短幾天就分手了，好像連認真長談一次的機會都沒有。過去，他對這些情況都是很少考慮的。他一生鄙視官僚。他總覺得，父親的年紀雖然漸漸老了，但是，這些年來，他的生活道路倒還比較順暢，官居湖北巡撫，身為封疆大吏，地位已不算低了，起居飲食，也算得是安富尊榮的了。這一切都用不著他操心，有時甚至還令他感到一種莫名的憤懣。所以，平時他是很少考慮到這些的。然而，今天，他卻突然感到了一種由衷的愧怍。他感到，30多年來，父親還是深深地愛著他這個天涯飄零的孤兒的。為了他的生活、學業和仕進，父親真是操碎了心，耗盡了力！現在，當他自己的生命就將要結束的時候，他才第一次感到了愧對自己這個生命的給予者，愧對他那白發蒼蒼的老父；特別是為他父親今後的命運，感到焦心。
他知道，一人獲罪，株連九族。當他一想到自己年近70的老父也將由於他的獲罪而遭到株連，蒙受刑辱時，他的心就顫栗起來了。此刻，在他自己麵對著死亡的時候，他心中想到的惟一的願望，就是要把他那白發蒼蒼的老父從屈辱的死亡中拯救出來！
他沉思了一會兒，終於想出了一條妙策。他決定立即寫一封給父親的決裂信，故意在信劄中忤逆地痛斥父親的守舊思想。他想，隻要有這樣一封書信，讓舊黨抄查了去，落入他們的手中，父親就有救了。他們就會因為父親與自己的政見不合，久有齟齬，而原宥他父親，赦免他父親教子不嚴的罪行。
九月二十四日，一名步兵衙門的翼尉帶領十幾名緹騎氣勢洶洶地衝進譚宅，大聲喝道：“請譚軍機到提督衙門接旨！”同時，那些緹騎捕快，也都衝進書房去，動手查抄起來。
譚嗣同精神上早有準備。他十分鎮靜，毫無畏懼，任憑他們去搜索。他首先從容地走到穿衣鏡前，整了整儀容；又從衣櫥中拿出了一卷早已準備好的換洗衣服，準備帶到獄中去換用；然後，又找了幾本書籍，裝在篋中，準備帶到獄中去觀看。等到眾緹騎搜查完畢後，便押著譚嗣同離去。
在譚嗣同、康廣仁被捕的同時，軍機四卿中的另三位林旭、劉光第、楊銳也被捕。
政變發生後，一班朝廷大臣躲避惟恐不及，而禦史楊深秀卻馬上寫了一份籲請慈禧撤簾歸政的奏折遞了上去。慈禧一看這份奏折，火冒三丈，立刻下令將楊深秀也革除職務，讓步軍統領捉拿交刑部治罪。
譚嗣同對於被捕，早有準備，他被關進刑部監房之後，神色自若，撿起地上的石塊，在牢房牆壁上題了一首詩：
望門投止思張儉，
忍死須臾待杜根；
我自橫刀朝天笑，
去留肝膽兩昆侖。
詩的大意是：
在這生命將盡的時刻，我想到了漢朝的張儉和杜根。張儉因為彈劾朝中權貴而被追捕，逃亡在外。盡管人們都收留他，但為什麼要像他那樣逃來逃去呢？應該做一個杜根那樣的人。杜根為勸鄧太後將政權還給皇帝，受盡酷刑，死去活來，但一息尚存，便要反抗。我手持鋼刀朝著蒼天大笑，早已把生死置之度外。南海先生（指康有為）啊，我們是肝膽相照，像昆侖一樣的巨人，我留在這裏，望你還要擔負起救中華危亡的重擔。
隨後，他又分別給梁啟超和康有為寫了遺書，抒發自己的憤懣之情和誓死的決心。
譚嗣同等被捕後，慈禧太後下諭要軍機大臣會同刑部“嚴行審訊”，但兵部掌印給事高嗣同、劉光第等，大逆不道，著即處斬！燮曾和福建道監察禦史黃桂，上奏折，卻主張早日處決，謂恐“張蔭桓勾串西人”，特別是恐康有為“鋌而走險，勾結外洋，致生他變”。“宜早決斷，將已獲之犯，速行處治，以絕他望。”“即外人欲來幹預，而事已大定，無所施其術矣。”而刑部尚書趙舒翹在慈禧太後召見時，謂“此輩無父無母之禽獸，殺無赦”，是不必“訊問”的。這些頑固派的話，迎合了慈禧太後的心意，於是未經審訊，九月二十八日，一道“上諭”下發了――“康廣仁、楊深秀、楊銳、林旭、譚嗣同、劉光第等，大逆不道，著即處斬！”
就在這一天，他們六人被帶出刑部監獄的西門。在刑部做事多年的劉光第，諳熟清朝獄中的規矩，他知道凡是出東門的罪犯，可以赦免，出西門的，必死無疑。他歎了口氣道：“我輩一死，正氣盡矣。”
到了刑部大堂上，主審官命令他們跪下。劉光第嚷道：“祖宗慣例，臨刑呼怨者，即使是盜賊，提牢官也應代陳堂上官複訊。未訊而誅，對我們倒沒什麼，可你們把祖製國體扔到哪去了？”