沈荩下狱那个月正值光绪帝生日，刑部接旨，"万岁月内例不行刑，着即日立毙杖下，钦此。"刑部为此特制了一块大木板，打了二百多下，直打得血肉飞裂，骨头如粉，他都未出一声。行刑者都以为他死了，不料血肉模糊的他发出声音："何以还不死，速用绳绞我。"最后只能用绳子将他活活勒死。
据说，这个牢房不久还关押过原广西提督苏元春与名妓赛金花，一位刑部司员因此戏成一语，作为上联：儿女英雄流血党。迄今尚无下联。
一年后，戊戌党人王照获罪下狱，恰巧也关在同一牢房，王照的《方家园杂咏纪事》回忆，"粉墙有黑紫晕迹，高至四五尺，沈血所溅也。"
沈荩死状之惨不久即公诸于世，连西方人也闻之胆寒。《泰晤士报》驻华记者莫理循把慈禧叫做"那个该杀的凶恶老妇人"。在沈荩送给他的照片背面写下："沈克诚，杖毙，1903年7月31日，星期五"。也幸亏莫理循保存的这张照片，让我们一百多年后能清晰地看到沈荩的面容。
沈荩之死等于给反对者送去了一个炮弹，因"苏报案"获罪的章太炎在上海狱中写诗追悼，章士钊编了《沈荩》一书，留日学生刊物《浙江潮》、《江苏》纷纷分别批评文章，谴责清廷的暴行，给排满革命再增加一个理由。
当年8月4日，天津《大公报》公开发表沈荩绝命词四首，以往较为流行的是最后一首：
今年三十有一岁，赢得浮名不值钱。
从此兴亡都不管，灵魂归去乐诸天。
诗中传达的是他面对死亡的坦然与达观，相比之下，另外几首诗透露的信息要更多一些，第一首中"菜市故人流血地，五忠六士共翱翔"，坦承他与五年前殉难的"戊戌六君子"之间的关系，他是湖南人，和谭嗣同是志趣相投的密友。《大公报》最初报导沈荩案时，只是说他"牵涉戊戌之事"，后边的持续报导也始终未涉及案情真相。其实，在他第二、三两首绝命词中，不仅有"谁把辽东今断送，中朝从此失陪都"的诗句，而且直接就有"验疫管关新密约"这样的句子。由这两首绝命诗推测，他的死因似乎与《中俄密约》不无关系。
无论沈荩是否确为《中俄密约》而死，众口一词，百年以来几成定论。慈禧太后一生杀人无数，没有一次像这一次深受中外舆论的责备，沈荩因此被誉为"中国史上第一个殉职的记者"。
因为各国驻京公使"啧有烦言"，当年9月14日，《大公报》的报导说，沈荩杖毙之后，各国公使夫人在觐见慈禧太后时都为沈荩喊冤，慈禧也颇有悔意，表示自己已面谕廷臣，会党要严拿，但千万不可株连良善，以致丧失人心。清廷之所以没有坚持引渡"苏报案"当事人章太炎、邹容，就与沈荩之死大有关联。
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