Spielrein, hennes døtre Eva og Renata (16 og 29 år gamle) og andre jøder samt kommunister, psykiatriske pasienter og andre ble drept 11. og 12. august 1942 under holocaust. Massakren ble gjennomført av Sonderkommando 10a (under ledelse av Heinrich Seetzen) som var del av Einsatzgruppe D (under ledelse av Walter Bierkamp som overtok etter Otto Ohlendorf i juli 1942). Ofrene ble dumpet i en massegrav i Zmijovskaja balka (i den såkalte slangeravinen; russisk: Змиёвская балка), ved Rostov.