后，蒋中正总统手谕改批死刑。1953年5月20日黄在马场町枪决。行刑前一夜，他留下五封遗书给家属，并希望自己的遗体交给台大医学院作为医学研究之用。但遗书并没有被交给家属，遗体无人收尸，葬在台北市六张犁。
家庭.其妻杨清莲，长子黄大一，其女黄铃兰、黄春兰。在黄温恭被捕时，黄大一时年五岁，其妹黄春兰尚未出生。在黄温恭过世后，其妻未改嫁，独力抚养子女成人。其子黄大一留学美国，为化学师、程式设计师，也是一名古生物学家。其么女黄春兰，生下张旖容。张旖容在高中时阅读其舅黄大一的自传