Der dukkede efterlysningsplakater op over hele landet med en pris på Sterns hoved. Stern vandrede fra skjulested til skjulested i Tel Aviv og bar en sammenklappelig barneseng i en kuffert. Når han løb tør for skjulesteder, sov han i trappeopgange til lejlighedshuse. Til sidst flyttede han ind i en lejlighed i Tel Aviv lejet af Moshe og Tova Svorai, som var medlemmer af Lehi. Moshe Svorai blev fanget af britiske detektiver, som ransagede en anden lejlighed, hvor to Lehi-medlemmer blev skudt ihjel, og Svorai og en anden såret blev indlagt på hospitalet. Sterns Lehi-“kontakt”, Hisia Shapiro, troede, at hun måske var blevet forfulgt en morgen og holdt op med at bringe beskeder. Den 12. februar 1942 kom hun med en sidste besked, fra Haganah, hvor hun tilbød at huse Stern i hele krigen, hvis han ville opgive sin kamp mod briterne. Stern gav Shapiro et brev som svar, hvori han afviste det sikre tilflugtssted og foreslog et samarbejde mellem Lehi og Haganah i kampen mod briterne. Et par timer senere ankom britiske detektiver for at gennemsøge lejligheden og opdagede, at Stern gemte sig der. Det var moderen til et af “Lehi”-medlemmerne, som uforvarende førte politiet til Sterns skjulested i Tel Aviv. To naboer blev bragt med for at bekræfte, at ransagningen var korrekt. Efter at de var gået, blev Tova Svorai også ført væk, så Stern var alene med tre bevæbnede politifolk. Derefter blev Stern under omstændigheder, der stadig er omstridte den dag i dag, skudt ihjel.
I den “mest hemmelige” rapport, som politiet lavede til den britiske obligatoriske regering, stod der: “Stern var … lige ved at være færdig med at snøre sine sko, da han pludselig sprang hen til vinduet overfor. Han var halvvejs ud af vinduet, da han blev skudt af to af de tre politimænd i rummet.” Assistant Superintendent Geoffrey J. Morton, den mest ledende tilstedeværende politimand, skrev senere i sine erindringer, at han havde frygtet, at Stern var ved at udløse en sprængladning, som han tidligere havde truet med at gøre, hvis han blev taget til fange.
Politiets version blev afvist af Sterns tilhængere og andre, som mente, at Stern var blevet skudt med koldt blod. Morton sagsøgte med succes fire udgivere af bøger, som hævdede, at han havde myrdet Stern, herunder den engelske udgiver af The Revolt, som indgik forlig uden at rådføre sig med forfatteren, Menachem Begin, som ønskede at gå i retten. Lehi forsøgte forgæves at myrde Morton mindst tre gange. Binyamin Gepner, et tidligere Lehi-medlem, der i 1980 interviewede en anden politimand Stewart, som havde været til stede ved Sterns død, sagde, at Stewart faktisk havde indrømmet, at Stern var blevet myrdet, men senere nægtede han at gentage det. Den politimand, hvis pistol var rettet mod Stern, indtil Morton ankom, Bernard Stamp, sagde i et interview fra 1986, der blev sendt på Israel Radio, at Mortons beretning var “sludder”. Ifølge Stamp trak Morton Stern fra sofaen, som han sad på, “skubbede ham på en måde, drejede ham rundt, og Morton skød ham”. Stamp er blevet citeret for at sige, at Stern blev dræbt, mens han var ubevæbnet og ikke havde nogen chance for at flygte.
Tova Svorai huskede i en erindringsbog:
“Omkring kl. 21.30 bankede det på døren, en alt for blid bankning til at signalere politiets tilstedeværelse. Yair…gik ind i skabet, og først derefter åbnede jeg døren. Ved døren stod den ‘gode’ kriminalbetjent Wilkins med to mænd bag sig. Wilkins var altid meget høflig, måske for høflig. Han spurgte mig, hvorfor jeg ikke var taget ud for at besøge min mand Moshe, og om jeg ikke var bekymret for ham. Jeg fortalte ham, at hvis jeg var taget til hospitalet, ville jeg være blevet arresteret med det samme. De gennemsøgte mit værelse … så gik de nedenunder og hentede to naboer, kvinder, så de kunne have vidner … de gik over til skabet … en af politimændene åbnede det. Yair var ingen steder at se. Politimanden stak sin venstre hånd ind i skabet og begyndte at lede, og da hans hånd kom på Yair, trak han ham ud. Samtidig stak han sin højre hånd ned i sin baglomme og tog sin pistol frem. Jeg løb mellem ham og Yair og sagde: “Du må ikke skyde! Hvis du skyder, skyder du mig”…. I min uskyld troede jeg, at jeg havde reddet Yairs liv … hvor tog jeg dog fejl. De fik ham til at sætte sig på sofaen…flere kriminalbetjente dukkede op, de havde håndjern på og brugte dem til at binde Yairs hænder bag hans ryg…. de bad mig tage tøj på og gå ned ad trappen…jeg satte mig ind i en lille bil…pludselig hørte jeg tre skud.”
Hans søn, Yair, der blev født et par måneder efter Sterns drab, er en erfaren journalist og tv-nyhedsvært, der engang var leder af Israel Television. Hans barnebarn Shay har også fungeret som mediepersonlighed og præsentatør i Israel.