A pesar de su servicio activo y leal al partido, Klucis fue arrestado en Moscú el 17 de enero de 1938, cuando se preparaba para viajar a la Exposición General de segunda categoría de Nueva York de 1939. Fue condenado a muerte por una comisión del NKVD el 11 de febrero y ejecutado el 26 de febrero de 1938; se lo acusó de participar en una "organización terrorista nacionalista contra-revolucionaria" y lo ejecutaron junto a otros intelectuales y artistas letones. Como su muerte no se dio a conocer, Kuláguina estuvo angustiada durante meses y años por su desaparición. Hasta 1989 no se supo que había sido ejecutado por orden de Stalin.