察逮捕，送到筑地警察署，当天死于刑讯。当局对外宣称死因是心脏麻痹，并阻止解剖尸体，其作品直到战后都一直列为国家禁书。在1933年遗作发表《党生活者》。2015年，普罗文学研究者伊藤纯在其父亲贵司山治（普罗文学作家）的遗物中发现一个箱子，里面装有十几片摄影用的玻璃干板；经检视，为小林多喜二死后遗体送回家里，其母亲等亲友围在遗体旁边的照片。