Dommen falt 15. mars. To andre blant de tiltalte fikk dødsstraff, og de øvrige fikk lange fengselsstraffer. Han fikk dødsstraff og ble henrettet (trolig med nakkeskudd) 25. mai 1948 i Mokotow-fengselet. Graven er aldri blitt funnet. Pilecki forble lojal til den polske regjeringen i eksil og ble henrettet klokken 09:30 25. mai 1948 av det stalinistiske, hemmelige politiet etter at han ble tiltalt for å arbeide for «fremmed imperialisme» og blant annet ble beskyldt for å være spion for den britiske etterretningstjenesten MI6.