Im ganzen Land erschienen Fahndungsplakate, auf denen ein Kopfgeld auf Stern ausgesetzt war. Stern wanderte in Tel Aviv von Unterschlupf zu Unterschlupf und trug ein zusammenklappbares Feldbett in einem Koffer. Wenn ihm die Verstecke ausgingen, schlief er in den Treppenhäusern von Wohnhäusern. Schließlich zog er in eine Wohnung in Tel Aviv, die von Moshe und Tova Svorai gemietet wurde, die Mitglieder von Lehi waren. Moshe Svorai wurde von britischen Ermittlern gefasst, die eine Razzia in einer anderen Wohnung durchführten, bei der zwei Lehi-Mitglieder erschossen und Svorai sowie ein weiterer Verwundeter ins Krankenhaus eingeliefert wurden. Sterns Lehi-„Kontaktperson“, Hisia Shapiro, dachte eines Morgens, sie könnte verfolgt worden sein und hörte auf, Nachrichten zu überbringen. Am 12. Februar 1942 kam sie mit einer letzten Nachricht von der Haganah, in der sie anbot, Stern für die Dauer des Krieges zu beherbergen, wenn er seinen Kampf gegen die Briten aufgäbe. Stern gab Shapiro ein Antwortschreiben, in dem er den sicheren Hafen ablehnte und eine Zusammenarbeit zwischen Lehi und der Haganah im Kampf gegen die Briten vorschlug. Einige Stunden später trafen britische Detektive ein, um die Wohnung zu durchsuchen, und entdeckten Stern in seinem Versteck. Es war die Mutter eines der „Lehi“-Mitglieder, die die Polizei versehentlich zu Sterns Versteck in Tel Aviv führte. Zwei Nachbarn wurden hinzugezogen, um die Angemessenheit der Durchsuchung zu bestätigen. Nachdem sie gegangen waren, wurde auch Tova Svorai abgeführt, so dass Stern mit drei bewaffneten Polizisten allein war. Dann wurde Stern unter Umständen, die bis heute umstritten sind, erschossen.
Im „geheimsten“ Bericht der Polizei an die britische Zwangsregierung heißt es: „Stern war … gerade dabei, seine Schuhe zu schnüren, als er plötzlich zum gegenüberliegenden Fenster sprang. Er war schon halb aus dem Fenster, als er von zwei der drei im Raum befindlichen Polizisten erschossen wurde.“ Assistant Superintendent Geoffrey J. Morton, der ranghöchste anwesende Polizist, schrieb später in seinen Memoiren, er habe befürchtet, Stern wolle einen Sprengsatz zünden, wie er es zuvor angedroht hatte, falls er gefangen genommen würde.
Die Version der Polizei wurde von Sterns Anhängern und anderen abgelehnt, die glaubten, Stern sei kaltblütig erschossen worden. Morton verklagte erfolgreich vier Buchverlage, die behaupteten, er habe Stern ermordet, darunter den englischen Verlag von The Revolt, der sich ohne Rücksprache mit dem Autor, Menachem Begin, der vor Gericht gehen wollte, auf einen Vergleich einigte. Lehi versuchte mindestens dreimal erfolglos, ein Attentat auf Morton zu verüben. Binyamin Gepner, ein ehemaliges Lehi-Mitglied, der 1980 einen anderen Polizisten Stewart befragte, der bei Sterns Tod zugegen gewesen war, sagte, dass Stewart tatsächlich zugegeben habe, dass Stern ermordet wurde, sich aber später weigerte, dies zu wiederholen. Der Polizist, dessen Waffe auf Stern gerichtet war, bis Morton eintraf, Bernard Stamp, sagte in einem 1986 im israelischen Rundfunk ausgestrahlten Interview, Mortons Darstellung sei „Quatsch“. Laut Stamp zerrte Morton Stern von der Couch, auf der er saß, „schubste ihn gewissermaßen, drehte ihn herum und Morton erschoss ihn“. Stamp wurde mit der Aussage zitiert, dass Stern getötet wurde, als er unbewaffnet war und keine Chance zur Flucht hatte.
Tova Svorai erinnerte sich in ihren Memoiren:
„Gegen 9:30 klopfte es an der Tür, ein zu leises Klopfen, um die Anwesenheit der Polizei zu signalisieren. Yair … ging in den Schrank, und erst dann öffnete ich die Tür. An der Tür stand der ‚gute‘ Detektiv Wilkins mit zwei Männern hinter ihm. Wilkins war immer sehr höflich, vielleicht zu höflich. Er fragte mich, warum ich meinen Mann Mosche nicht besucht hätte und ob ich mir keine Sorgen um ihn gemacht hätte. Ich sagte ihm, wenn ich ins Krankenhaus gegangen wäre, hätte man mich sofort verhaftet. Sie durchsuchten mein Zimmer… dann gingen sie die Treppe hinunter und holten zwei Nachbarn, Frauen, damit sie vielleicht Zeugen haben… sie gingen zum Schrank hinüber… einer der Polizisten öffnete ihn. Yair war nirgends zu sehen. Der Polizist steckte seine linke Hand in den Schrank und begann zu suchen, und als er Yair fand, zog er ihn heraus. Gleichzeitig griff er mit der rechten Hand in seine Gesäßtasche und holte seine Pistole heraus. Ich rannte zwischen ihn und Yair und sagte: „Nicht schießen! Wenn du schießt, erschießt du mich“ …. In meiner Unschuld dachte ich, ich hätte Yairs Leben gerettet… wie falsch ich doch lag. Sie zwangen ihn, sich auf das Sofa zu setzen…weitere Polizisten erschienen, sie hatten Handschellen und fesselten damit Yairs Hände hinter seinem Rücken….sie sagten mir, ich solle mich anziehen und nach unten gehen…ich stieg in ein kleines Auto…plötzlich hörte ich drei Schüsse.“
Sein Sohn Yair, der einige Monate nach Sterns Ermordung geboren wurde, ist ein altgedienter Journalist und TV-Nachrichtensprecher, der einst das israelische Fernsehen leitete. Sein Enkel Shay war ebenfalls als Medienpersönlichkeit und Moderator in Israel tätig.