军法会审庭於一九五O年六月十日下午四时升庭，宪兵南区分队将吴石等人押赴法庭，审判长验明正身後，蒋鼎文上将宣示死刑判决，并称死刑已经最高当局核准，立即执行。吴石听毕，十分冷静，当庭吟诵了他在狱中所作的一首诗：天意茫茫不可窥，犹有世事更难知；平生殚智为忠善，如此下场亦可悲。 各人简单的写了遗书，十分钟後，行刑宪兵取走吴石、聂曦两人身著的军服，在四人胸前绑上姓名布条，押上准备好的两部卡车，开上台北市区游街示众。 在刑场上，宪兵队长王才金一声令下，枪声齐响，四人同时向前扑倒，吴石曾惨叫一声，他的心脏由胸前弹孔缓缓突出，四名执刑宪兵趋前又各补了一枪，执刑完毕。 吴石由其部下收尸，埋在台北市北郊一个名叫'六张犁'的乱葬岗子里。
1973年，为了表彰吴石将军为祖国统一大业作出的特殊贡献，在毛主席、周总理的支持下，国务院追认吴石将军为革命烈士。1975年12月20日，周恩来总理在病危之际曾说，我党不会忘记在台湾的老朋友。其中提到两位，一位是当时还健在的张学良将军，另一位就是已经牺牲了的吴石将军。
吴石的夫人后来获释出狱，定居于美国。她病逝后，在世纪之交的一个日子里，其子女将父母骨灰遗骸一起奉回大陆，合葬于京郊福田公墓。
2007年下半年，吴石的故乡福州市有关部门提出了在仓山区螺洲镇修建'吴石烈士纪念馆'的建议，现正在积极筹建之中。
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