蔡和森在广州的监狱中，受到国民党反动派的种种酷刑，但他一直横眉冷对，没有暴露任何党内的情况。“他被打得血肉模糊，拖回监狱，躺在地上动弹不得。难友们见了都伤心地哭泣。他却鼓励大家坚持斗争，并说最后胜利一定是属于我们的。”敌人见蔡和森如此刚烈，遂对蔡和森执行了世界上最为残酷的死刑。请看《蔡和森》一文的记述：
敌人的残酷折磨丝毫无损于蔡和森的坚强意志。他们终于使出了灭绝人性的一手，将蔡和森拉到监狱的墙边，把几颗铁钉摆在他面前，进行最后一次威胁、恐吓。蔡和森无私无畏，宁死不屈。敌人野蛮地用铁钉把他的四肢钉在墙上，然后用刺刀将他的胸脯戳得稀烂。为了党约事业，蔡和森就这样壮烈牺牲了，时年三十六岁。
对于蔡和森的牺牲，党和人民十分悲痛，并且深切地怀念他。他的战友毛泽东曾说过：“一个共产党员应该做的和森同志都做到了。”周恩来也难过地说：“和森同志是永远值得我们怀念的。”