Yakalanışı ve İdamı

12 Mart darbesinin ilk günlerinde Yusuf Aslan ile birlikte Sivas'a gitmekte iken motorsikletleri bozulur. Bir ihbar sonucu polislerin gelmesi üzerine çıkan çatışmada Yusuf Aslan ile birbirlerini kaybederler. Yusuf Arslan o esnada Deniz Gezmiş ise 16 Kasım 1971 salı günü Sivas'ın Sarkışla ilçesinin Gemerek
Mahkeme 16 Temmuz 1971 günü Altındağ Veteriner Okulu binası'nda Tuğgeneral Ali Elverdi başkanlığında Ankara Sıkıyönetim Komutanlığı 1 nolu Mahkemesi'nde başladı ve 9 Ekim 1971 günü bitti. Deniz ve arkadaşları 16 Temmuz 1971'de başlayan THKO-1 Davası'nda TCK'nin 146. maddesini ihlal ettiği gerekçesiyle, 9 Ekim 1971'de idam cezasına çarptırıldı.
Yusuf Aslan ve Hüseyin İnan ile birlikte 6 Mayıs 1972 tarihinde Ankara Merkez Kapalı Cezaevi'nde idam edildi.
İdam edilmeden önce son isteğinin Rodrigo'nun Aranjuez konçertosunu (muhtemelenAdagio'sunu) dinlemek ve bir bardak demli çay içmek olduğu söylenir, ama bu isteğinin yerine getirilmediği bilinmektedir. İdam kemendi boynundan geçirilirken de, hücresinden alınıp apar topar darağacına götürülürken giymesine izin verilmeyen botlarının askerlere bırakılmamasını, ailesinden birinin almasını istediğini belirtmişti. Son sözleri: "Yaşasın tam bağımsız Türkiye! Yaşasın Marksizm-Leninizm! Yaşasın Türk ve Kürt halklarının kardeşliği! Yaşasın işçiler, köylüler! Kahrolsun Emperyalizm!"
 oldu.