По свидетельству Мальзерба, Людовик, узнав о решении своей участи, остался спокоен и сказал: «Смерть меня не страшит, я уповаю на милосердие Божие». Он написал завещание, а также посмертные письма родным и близким. Затем он простился с женой и сыном, утешая которых сказал: «Успокойтесь, друзья. Будем лучше благодарить Провидение, приведшее меня к концу страданий». За день до смерти он отслушал литургию и приобщился святых тайн. Утром 21 января Людовика доставили на место казни. Когда его возвели на эшафот, он повернулся к толпе и произнес твердым голосом: «Я умираю невиновным во всех преступлениях, в которых меня обвиняют, и молю Бога простить врагам моим». Однако слова его не произвели на чернь никакого впечатления. Через минуту нож гильотины отсек ему голову. Когда ее показали толпе, площадь содрогнулась от неистовых криков: «Да здравствует нация! Да здравствует республика!»