Frank Pais fortsatte å verve medlemmer for 26. juli-bevegelsen og utvide bevegelsens nettverk av informanter, kommunikasjonslinjer og skjulesteder over hele Oriente-provinsen. Den 11. mars 1957 ble han arrestert, mistenkt for sin deltakelse i oppstanden 30. november 1956. Dommeren i rettssaken var den opposisjonelle Manuel Urrutia Lleó som dømte Pais og andre mistenkte til 2 måneders fengsel (Sweig, 2002). Etter løslatelsen fortsatte Pais undergrunnsarbeidet, men etter mordet på broren, Josué País, 30. juni 1957 bestemte han seg for å forlate Santiago de Cuba og slå seg sammen med Fidel Castros geriljagruppe i Sierra Maestra. Idet han skulle forlate huset i Santiago 30. juli 1957 ble han skutt og drept av politioberst José Salas Cañizares.