罗亦农受党中央的委托，1928年2月到湖北、湖南的一些县、市，重点了解农民运动和工人运动开展的情况。他掌握了大量的第一手材料，为中央制定全国的斗争方针作参考。
3月，他出巡回到上海，又频繁的接待各地来沪同志，听取汇报，共同商讨斗争的方针和策略。
4月15日上午，他到上海英租界戈登路的望志里办公地点准备与山东来的人洽谈工作，由于叛徒告密，被英国巡捕房抓去。
4月18日，国民党反动派当局把他引渡到淞沪警备司令部，关押在陆军监狱署。敌人对他多次审讯，无论是严刑拷打，还是高官厚禄的利诱，都丝毫不能动摇他的革命意志。
4月21日下午，上海龙华戒备森严，荷枪实弹的反动军警如临大敌，罗亦农穿着整齐的灰色长袍，脚步从容地步入刑场就义，他已经视死如归。
罗亦农牺牲前，他给家属的遗书中写道：“学我之所学，以慰我。”充分表现了一个革命者对解放事业的赤胆忠心和对后来者的殷切期望。
罗亦农牺牲后，党中央在《布尔什维克》杂志第二十期上发表悼念专文，沉痛写道，“亦农同志被害了，中国无产阶级失去了一位最热烈的领袖，中国共产党失去了一位最英勇的战士。罗亦农同志的热烈的革命精神，可谓中国共产党全党党员的楷模。”
罗亦农的一生虽然短暂，但他的英名永载中国革命的史册。在湖南湘潭县易俗河镇，人们常常来罗亦农故居雷公堂瞻仰缅怀。
