落入虎口，毫无惧色 随着北伐战争的节节胜利，反动军阀更加仇视李大钊，欲拔去这颗“眼中钉”而后快。 1927年4月，奉系军阀终于向李大钊伸出了罪恶的手，在帝国主义默许下，张作霖派出大批军警、特务包围袭击了苏联大使馆及附近的几个办事机构，并进行大逮捕。
这天正是清明节，天气很暖和，赵纫兰带着小女儿在外面散步，李大钊在里间屋子伏案写作，大女儿星华在外间看报。突然外面传来一声枪声和纷乱的喊声。李大钊不慌不忙地从抽屉里取出别人赠给他护身的小手枪，带着星华走出院子，找了一间僻静的小屋坐了下来。他一句话也没说，神情非常冷静。不多久，宪兵、警察、便衣蜂拥而入，抢走了李大钊手中的枪，逮捕了他。他的夫人赵纫兰和两个女儿及共产党员谭祖尧、范鸿?、杨景山也同时被捕。
敌人对李大钊进行了多次审讯，进行了严刑拷打，用尽了种种酷刑，甚至把竹签扎进他的指甲缝，最后索性剥去了他双手的指甲。但李大钊始终大义凛然，坚贞不屈，没有一句有损党的荣誉和革命利益的“供词”，没有向敌人泄露党的任何机密。连当时敌人的报纸也不得不说，李大钊受审时“精神甚为焕发，态度极为镇静，自承为马克思学说之崇信者，故加入共产党，对于其他之一切行为则谓概不知之，关防甚严”。
严刑拷打不成，敌人又进行了利诱。张作霖的总参议杨宇霆亲自前来劝降，妄图用高官厚禄来收买李大钊。李大钊严词答道：“大丈夫生于世间，宁可粗布以御寒，安步以当车，就是断头流血，也要保持民族的气节，绝不能为了锦衣玉食，就去向卖国军阀讨残羹剩饭，做无耻的帮凶和奴才！”面对李大钊的凛然正气，敌人只得灰溜溜的收场。
李大钊的被捕，在社会上引起了极大震动，也引起了苏联政府和苏联人民的抗议。莫斯科举行了游行示威，列宁格勒、海参崴等城市也召开了群众大会。在国内，为了营救李大钊，北方铁路工人提出要劫狱并组织了劫狱队。教育界、学者、名流和李大钊的同乡，均起而营救。京津“各报社评，皆暗为守常呼吁”。4月9日，北京9所国立大学的校长讨论营救办法。12日，北京国立、私立25所大学的校长又进一步讨论营救办法。
当李大钊得悉各方正在施救的消息后，坚决表示反对。他说：“我个人为革命、为党而牺牲，是光荣而应当，且已经是党的损失……我不能再要同志们来作冒险事业，而耗费革命力量，现在你们应当保存我们的力量……不要使革命力量再遭损失。”在生死攸关的时刻，李大钊全然不顾个人的安危，念念不忘的依然是如何保存革命实力。他在狱中自述里豪迈地说：“钊自束发受书，即矢志努力于民族解放之事业，实践其所信，历行其所知，为功为罪所不暇计。”为了开脱同案人员，他还写道：“倘因此而重获罪戾，则钊实当负其全责，惟望当局对于此等爱国青年，宽大处理，不事株连，则钊感且不尽矣。”
反动的奉系军阀政府见种种手段都不能使李大钊屈服，便不顾社会舆论的强烈谴责和人民群众的一致反对，对李大钊及其他19位革命志士下了毒手。
红色种子撒遍大地
1927年4月28日上午11时至12时10分，对李大钊等20名革命志士的秘密审判在警察厅正式开庭。随后，他们由4辆军车押送至西交民巷京师看守所，执行死刑。
当时，围观的人很多，街道都被堵塞了。行刑用的新式绞刑机据说是反动政府从美国运来的。
李大钊自始至终神色未变，从容地首先走上绞刑台。他要求讲话，敌人不允许，他就大声叫喊，准备用生命的最后一刻来继续唤起民众。他说：“不能因为你们绞死了我，就绞死了共产主义！我们已经培养了很多同志，如同红色的种子，撒遍各地。我们深信，共产主义在世界、在中国必然要得到光荣的胜利！”
但是，执刑的人蛮横地向李大钊脸上挥拳，并把他推进一个发亮的金属制的长方形架子中，架子的上边正中有一个小圆圈卡在颈中，旁边有一把柄，刽子手握住把柄，逐渐绞下去，直到舌头吐出，眼睛凸出，眼角流出血。刽子手松开把柄，将李大钊拖出，围绕刑台走了一圈，然后用冷水往李大钊脸上喷；等他苏醒过来，又开始第二次绞刑，共继续了3次，施刑长达40分钟之久。刽子手们就用这种惨无人道、灭绝人寰的手段杀害了李大钊。
紧接着，范鸿?、谭祖尧等19位革命志士也先后献出了宝贵的生命。刽子手们将尸体装入棺中，停放在宣武门外下斜的长椿寺中，待家属、亲戚来认领。李大钊的夫人赵纫兰在朋友们的募捐支持下，买了一口棺材，将烈士重新装殓，把灵柩移放至妙光阁街的佛寺里。
李大钊牺牲的噩耗传来，中国共产党和革命人民以及各界进步人士无不为之深切哀悼。中国共产党的机关报《向导》周报发表的《悼李大钊同志》的文章指出，他“是创立中国共产党之一人”，“是最勇敢的战士”，并将为中国人民所“牢记不忘”。
出殡仪式轰动北平
李大钊出殡的前两天，党组织负责同志找北平法学院学生李时雨谈话，指示他组织好李大钊同志的出殡活动，特别是护卫好灵柩安全地送到万安公墓。
经李大钊的乡亲即一位姓乔的女同志的引见，李时雨见到了李大钊的夫人赵纫兰。乔同志向李夫人介绍时，说他是李氏家族中的晚辈，现特来送葬，帮助做些工作。他们商定好，送葬时，李时雨头戴白色孝帽，专扶李大钊10多岁的小儿子，紧跟灵柩，不离寸步。这既是防备军警驱逐的措施，免得他像一般群众那样被驱散；同时也考虑到，万一他被捕，也可以说是李大钊的远房亲属，比较容易解脱。
1933年4月23日清晨，李大钊的葬礼在他牺牲6年后才得以举行。这天，长椿寺前殿里设了灵堂，中间挂一横幅，前后左右悬挂了许多挽联，两旁摆放了大量花圈。奏哀乐、读祭文之后，群众唱起了《国际歌》，气氛十分悲壮肃穆。
礼毕起灵，覆盖着绣有蓝色花朵棺罩的烈士灵柩，在群众的簇拥下，缓缓地被抬出长椿寺。李时雨扶着李大钊的小儿子，同李夫人及其亲属们紧随灵柩一起走，后面跟随着数百名送葬的群众。大家胸戴白花，臂缠黑纱，一些同志抬着李大钊的画像，扛着花圈、挽联和挽词，边走边向路边行人撒传单并高呼口号。
灵柩抬过宣武门后，送葬群众已增至千余人，到西单时，只见不少群众在路旁摆出了祭桌。
这时，宣读祭文声、燃放鞭炮声以及呼喊口号声连成一片，震撼着半个北平城。行至西单北大街时，李时雨回头往南一瞥，只见人山人海，望不到边。
队伍行至甘石桥，有人把早已准备好的绣有镰刀斧头的红旗，覆盖在李大钊的灵柩上。这时，反动军警从四面八方冲击送葬的群众，他们像疯狗一样，踢翻了祭桌，殴打朗诵祭文的人，用枪托子打散送葬的群众。他们打伤了数百人，逮捕了几十人。李时雨始终扶着李大钊的小儿子及亲属们，坚持把灵柩护送到万安公墓。
李大钊的墓碑是在红瓦市路东一个石匠作坊定刻的。起运时用黄纸把石碑上的字糊上，天未亮时就雇了辆小驴车送出城门放到万安公墓。墓志铭是：先生李大钊，字守常，河北乐亭县人，生于清光绪十五年十月六日，死于民国十六年四月二十八日，春秋三十九岁。下面刻着子女的名字。
李大钊的出殡，可以说是轰动一时、极其悲壮的一次群众运动。它不仅敬慰了忠魂，安葬了烈士遗体，而且进一步揭露控诉了反动派的残暴。虽然这次出殡遭到反动派的残酷镇压，但它更激起了群众的义愤，其影响是很大的。