למחרת, 14 ביולי 1947, משפגה הארכה שניתנה על ידי הבריטים ליישוב היהודי על מנת לקיים בעצמו חיפושים, הושמו כ-15,000 תושבי נתניה בעוצר. במפקדת הצבא הבריטי במחנה בית ליד התקבלה ההחלטה להגיע לבונקר שמתחת לביתו של חיים בנאי, ולשחרר משם בכוח את שני הסמלים החטופים. בשעות הצהרים המאוחרות הקיפו את רמת-טיומקין כלי רכב צבאיים, ובהם טנקים ושריוניות. חיים בנאי ושכניו נאסרו כולם, והחלו חיפושים אחר הבונקר. החיילים הפכו כל פינה בביתו וחפרו ברצפה לארכה ולרוחבה בהשאירם הרס מוחלט, אך ללא הועיל: החטופים מעולם לא הובאו לביתו של בנאי, ואילו הסליק שאכן היה בו בתחילה פונה מבעוד מועד.
לאורך כל אותו הזמן, שהו החטופים בבונקר שנחפר במלטשת "פלדמן" בשכונת פועלי-היהלומים "טוברוק". הם הוצבו בו בעודם ישנים תחת השפעת הכלורופורם, וכשהתעוררו עמד מולם מפקד הפעולה, בנימין קפלן, ואמר להם באנגלית: "נאסרתם בידי הארגון הצבאי הלאומי כבני-ערובה לשלושת היהודים שנידונו למוות בבית-דין צבאי בריטי. התנהגותכם תקבע את גורלכם". בעצתו של עמיחי פאגלין ("גידי"), קצין המבצעים של האצ"ל שהגיע לנתניה מתל אביב עוד באותו היום, אורגנה פעולת הטעייה עבור הבריטים (ועבור "ההגנה"): אנשיו העמיסו על רכב מסחרי גלילי תחבושות, בקבוק כלורופורם, חבלים ואלונקות. את המכונית שלחו מנתניה להרצליה ושם נטשו אותה ליד חוף הים, בהשאירם עקבות ברורים. כל זאת כדי ליצור את הרושם שהחטופים הועברו מנתניה. כמו כן דאג פאגלין לבקבוקי חמצן שיורדו אל תוך הבונקר, לפני שחזר לתל אביב.
שעות ספורות לאחר שפאגלין עזב את המלטשה, כמעט ונחשף מקום המסתור: שני השומרים שהוצבו על המלטשה הבחינו במכונית משטרה בריטית מסיירת באזור טוברוק. מחשש שפניה של המכונית מועדים לכיוון המלטשה, הם החליטו להתחמק ממנה ולהסתתר. מכונית המשטרה אמנם המשיכה בדרכה בסיור שגרתי, אך שומר-היום במלטשה הסמוכה הבחין בשניים מתחמקים דרך החלון, ובסברו שמדובר בגנבים - הזעיק את המשטרה. כוחות משטרה גדולים הגיעו למקום. השוטרים פרצו למלטשה והחלו בחיפוש מקיף. למקום הגיע אחד מבעלי המלטשה, שלא ידע על השימוש שעושה האצ"ל בנכסו, והצליח בתמימותו לשכנע את הבריטים שאין להם מה לחפש במקום. משלא מצאו השוטרים דבר, הסתלקו מהמקום.
ביום חמישי, 17 ביולי, לאחר שלושה ימים של מצור צבאי קשה והדוק הוסר עוצר היום מעל 15,000 תושבי נתניה, אך העיר עצמה נותרה תחת מצור ונשארה מנותקת משאר חלקי הארץ. החיפושים אחר החטופים נמשכו בימים שלאחר מכן והגיעו עד כפר אהרון.
ההוצאות להורג.
תליית שלושת עולי הגרדום האחרונים.
החיפושים בנתניה נמשכו, אך ללא תוצאות. למרות זאת, לאחר שבועיים של מצור על נתניה, ב-26 ביולי, הוסר הפיקוח הצבאי מהסביבה. ב-27 ביולי נמסרה ההודעה הרשמית ברדיו קול ירושלים, כי הנציב העליון הורה לתלות את שלושת הנידונים למוות.
עם עלות השחר של יום שלישי, 29 ביולי 1947, כששירת התקווה בפיהם ובפי כל אסירי כלא עכו, הועלו לגרדום ונתלו בזה אחר זה אבשלום חביב, יעקב וייס ומאיר נקר, והיו לשלושת עולי הגרדום האחרונים.
תליית הסרג'נטים במלטשה.
באותו הבוקר, שמונה-עשר יום לאחר חטיפתם של הסרג'נטים, הורה ראש מטה האצ"ל חיים לנדאו לאברהם אסף לתלות אותם ואמר לו כי יקבל הוראות מפאגלין. פאגלין הגיע לנתניה בשעות אחר הצהרים של אותו יום ולאחר שחששו מהכוחות הבריטיים הגדולים החליטו לתלות את שני החטופים במלטשת היהלומים עצמה במקום בחורשה כפי שתכננו קודם. כוונת האצ"ל לא הייתה לתלות בסתר ולקבור בחשאי, כי אם לתת פומבי למעשה, למען יראו וייראו. כוונה זו הייתה ברורה גם לבריטים וגם ליישוב היהודי, עד כי ראש עיריית תל אביב, ישראל רוקח, חשש כי האצ"ל יתלה את הסמלים בכיכר מגן-דוד, המקום הסואן והמרכזי ביותר בעיר, ובנתניה חששו שהסמלים יתלו על עמודי החשמל בעיר. "ההגנה" אף הגבירה את הסיורים של חבריה במקומות מרכזיים בערים הללו. עובדה זאת אף הקשתה עוד יותר על התכנון והביצוע של העברת הגופות למקום פומבי.
בשעות אחר הצהרים הגיעו עמיחי פאגלין ואתו עוד ארבעה לבונקר. הוא קרא בפני הסרג'נטים את פסק הדין של האצ"ל באנגלית, ועיניהם כוסו לפני שנפרסו לולאות החבלים לאורך תקרת המבנה. ידיהם ורגליהם נכפתו, ואז הועלו שניהם על כיסאות סמוכים שנשמטו מתחת לרגליהם והם נחנקו למוות.
העברת הגופות לחורשה למחרת ומציאתן.
לאחר התלייה, היה ברור שלא יהיה ניתן להעביר את הגופות עוד באותו הלילה. הבריטים ואנשי היישוב סרקו את העיר באופן שיטתי, והיה צורך לסדר כמה וכמה עניינים קודם לכן על מנת להוציאה לפועל. על כן החליט פאגלין להוריד את הגוויות לתחתית הבונקר שבמלטשה, לכסות את פתחו, להשיב את מראה המקום לקדמותו ולהעביר את הגוויות עם עלות השחר, למחרת.
מי שפיקד על התלייה בחורשה והתקין את המוקש, היה חבר האצ"ל, יואל קמחי. בריאיון ל'ערב חדש' ובריאיון לעיתון מעריב, הוא תיאר את התלייה והמיקוש.
למחרת, השכם בבוקר 30 ביולי, הגיעה לפתח מלטשת היהלומים הנטושה בטוברוק מונית שהובאה במיוחד מתל אביב, על מנת שלא תזוהה. באותו הזמן חיפש יוסף מלר, נהג המונית מליל החטיפה, דרך פנויה מכוחות בריטיים שניתן יהיה להעביר בה את הגופות. מספר שעות חלפו עד שנמצא מקום מתאים, ובשעה 09:00 לערך ניתנה ההוראה להוציא את הגופות ולהכניסן למונית התל אביבית. לוחמי האצ"ל ששמרו על המלטשה נאלצו להוציא את שקי הגופות ממנה לאור היום ולהעמיסם על המונית, לתדהמתם של עובדי המלטשות הסמוכות, שבאותו הזמן אכלו את ארוחת הבוקר שלהם.
חלק גדול מעובדי מלטשות אלו היו חברי "ההגנה", וכמה מהם ניגשו למונית ושאלו לפשר השקים. נאמר להם שמדובר ברובים של האצ"ל, וכמה מהם הציעו לחבריהם להחרים את הנשק. אולם אחד מלוחמי האצ"ל, דוד דהרי, הרים את אקדחו והזהיר אותם מלגעת בתכולת השקים: "מי שלא יפגע מכדור, נדע למצוא אותו בבית ונגמור אתו שם. הנשק הוא של האצ"ל". העובדים פנו משם וחזרו כלעומת שבאו.
מרגע זה ואילך היו הנוסעים במונית במירוץ כנגד הזמן: היה ברור שמדובר בעניין של דקות לפני שיוודע לש"י על השקים שהוצאו מהמלטשה, ולאחר מכן - לשלטונות הבריטיים. הם עשו את דרכם מזרחה עד שהגיעו לחורשת אקליפטוסים בקרבת המושבה אבן יהודה, כארבעה ק"מ מנתניה. שם תלו את גופות הבריטים על שני עצים סמוכים, והניחו מוקש כבד הישר מתחתם. אל גופות הסמלים הצמידו שני פתקים שעליהם הודפס בעברית כי החייל הוצא להורג לאחר שהועמד לדין המחתרת ונמצא אשם בריגול ובכניסה בלתי חוקית לארץ ישראל.
בשעה 11:00 באותו היום, מסר יואל קמחי, בשם האצ"ל הודעה למערכות העיתונים בנוגע להריגתם של מרווין פייס וקליפורד מרטין (כפי שמתאר יואל קמחי בראיון ב'ערב חדש' ובריאיון לעיתון מעריב, בשנת 1987), אך בשל השטח הנרחב שבו התבצעו החיפושים, לא התגלו הגופות עד למחרת, 31 ביולי, בשעה 07:00.
הראשונים שגילו את שני הסמלים התלויים היו נוטרי משטרת היישובים העבריים, שנמנעו מלהתקרב אליהם, משום שהוזהרו בדבר המיקוש בסביבה. עד מהרה הגיעו למקום עשרות חיילים בריטים, נציגי היישוב והמשטרה העברית, ועיתונאים רבים. על מציאת הסרג'נטים דיווח כתב "הארץ":
הקצין האחראי על החיפושים לא השתהה, וניגש לנסר את הענף שעליו היה תלוי קליפורד מרטין. אך בנפול הגופה על הארץ, התפוצץ המוקש שהוטמן מתחתיה. הקצין היה היחיד שנפצע מההתפוצצות.
באותן שעות ממש, עם היוודע דבר מציאת הגופות בנתניה, החלו תושביה מלאי החששות לאגור מזון ומוצרים בסיסיים. רבים מהם אף נחפזו לעזוב את נתניה, מפחד מפעולת נקם קרובה. המועצה פרסמה קריאה לתושבים שלא להיגרר אחר שמועות שווא, להמשיך בחייהם השגרתיים ולשמור על קור רוח. במשך היום עמדו חברי "ההגנה" בתחנה המרכזית ומנעו מהתושבים לעזוב את העיר.
הודעות ותגובות.
הודעת האצ"ל.
במוצאי 30 ביולי, כיממה לאחר תליית הסרג'נטים, מסרה תחנת השידור של האצ"ל, "קול ציון הלוחמת", את ההודעה על התלייה:
בחוזר פנימי של האצ"ל, שנועד להסביר את תוכן ההודעה שפורסמה, נכתב:
לידיו של חבר אצ"ל שעבד כממיין מכתבים במשרד הדואר הראשי בתל אביב, הגיעה מעטפה מאנגליה ועליה רשום באנגלית "מפקד הארגון הצבאי הלאומי, פלשתינה". המעטפה הגיעה ליעדה. בתוכה הייתה בקשה מאת אביו של מרווין פייס לחון את בנו, שכן הוא צעיר "חף מפשע, שנלכד במצב טראגי ומעולם לא היה אנטי-ציוני". תשובתו של האצ"ל שודרה ב"קול ציון הלוחמת", ב-30 ביולי:
תגובות ביישוב ובחו"ל.
ראשון שהגיב למעשה התלייה היה ראש מועצת נתניה. חרד לשלומם של בני נתניה, מסר בן-עמי לעיתונאים כי "מכל הפשעים אשר בוצעו עד היום בארץ זהו הפשע המתועב והמאוס ביותר שטימא את טוהר מלחמת השחרור של עמנו. מעשה התלייה יישאר אות קין על עושי הנבלה. אני מעיד שמיים וארץ כי רוב האוכלוסייה שלנו עשתה מאמצים נואשים לשחרור החטופים ולמנוע את החרפה הזאת".
המוסדות הלאומיים של היישוב מיהרו אף הם לפרסם הודעת גינוי חריפה: "אין מילים בפי הסוכנות היהודית והוועד הלאומי להביע את שאט נפשם על התועבה של רצח שני אנשים חפים מפשע בידי קבוצת פושעים, אשר אזנם אטומה לקול המצפון ואשר נטלו לעצמם את הסמכות לדון בדיני חיים ומות. אנו קוראים ליישוב ולכל עם ישראל לעמוד לימיננו במערכה נגד האיום אשר פשה בנו עד אם יימחה כליל. אנו מביעים את השתתפותנו העמוקה ביגון קרוביהם של קורבנות החטא השפל. אל יזהו הם ועמם את עם ישראל, המתאמץ לחדש את חייו הלאומיים עם מבצעי הרצח המחפיר הזה." נתן אלתרמן פרסם בטור השביעי שיר ובו הוא תוקף בחריפות את האצ"ל, ומכנה את המעשה "נבלה" ו"פיגול".