El 15 de mayo de 1925, en el curso de las represalias del gobierno tras el Atentado en la Catedral de Sveta-Nedelya, fue llevado por la policía a una comisaría para un "corto interrogatorio" del cual jamás regresó. Su paradero fue desconocido durante 30 años hasta que en 1954 en el juicio de Ivan Valkov y un grupo de expolicías y militares, unos acusados confesaron la forma en que fueron ejecutadas las víctimas y el lugar donde fueron enterrados. Geo Milev fue estrangulado y enterrado en una fosa común en Ilientsi, cerca de Sofía. Después de revisar la fosa fue encontrado su cráneo que se identificó debido al ojo de vidrio que utilizaba tras haber perdido su ojo derecho durante la Gran Guerra.