国民党清党后，邓恩铭辗转山东各地，领导中共组织开展斗争。1928年12月在济南被捕，1931年4月5日被韩复榘治下的山东省临时军法会审委员会判处死刑并枪决，同时被处决的有22人。
后世纪念.1987年，中共政权在山东省济南市青年公园内建“五四烈士纪念碑”，以纪念邓恩铭等22名中共党员。2009年9月14日，邓恩铭被中共中央宣传部、中央组织部、中央统战部、共青团中央、解放军总政治部等11个部门联合组织评为100位为新中国成立作出突出贡献的英雄模范人物之一。