藩政改革为由而下令切腹，武市也在3个月后锒铛入狱，其他勤王党同志也一个个被捕，武市在狱中一直否认下令暗杀吉田东洋。但之后因冈田以藏的自白而决定了武市的罪状（武市恐以藏不堪拷问，于是企图毒杀之而未果，以藏大怒而供认不讳），但武市依旧否认暗杀东洋，于是山内容堂在庆应元年闰5月11日（1865年7月3日），以「对主君有不敬行为」的罪名命他切腹，享年37岁。武市切腹时完成了从来没人做到的三文字切腹，传达了他身为武士的气魄，武市家的俸禄也遭到藩所没收。辞世之歌为：“ふたゝひと　返らぬ歳を　はかなくも　今は惜し