Después de la Invasión soviética de Polonia de 1939 el 19 de septiembre de 1939 y la subsecuente ocupación de Lwów, Mark Gottesman (su marido) fue acusado de actividades contra-revolucionarias y fue arrestado por el NKVD; nada se sabe de él a partir de este momento. En 1941, después de la ocupación alemana de Lwów, Łucja Frey fue reubicada hacia el Gueto de Lwów y forzada a trabajar en la cínica del gueto en Zamarstynowska 112. Probablemente fue asesinada junto con sus pacientes durante la liquidación del gueto en agosto de 1942 o poco después de la deportación al campo de exterminio de Bełżec. No existen pruebas, de que ella, o alguno de sus familiares, sobreviviera.