Des affiches de recherche sont apparues dans tout le pays avec une mise à prix de la tête de Stern. Stern errait de planque en planque à Tel Aviv, transportant un lit de camp pliable dans une valise. Lorsqu’il était à court de cachettes, il dormait dans les cages d’escalier des immeubles. Finalement, il s’est installé dans un appartement de Tel Aviv loué par Moshe et Tova Svorai, qui étaient membres du Lehi. Moshe Svorai a été arrêté par des détectives britanniques qui ont fait une descente dans un autre appartement, où deux membres du Lehi ont été abattus, et où Svorai et un autre blessé ont été hospitalisés. Le « contact » du Lehi de Stern, Hisia Shapiro, a pensé qu’elle avait peut-être été suivie un matin et a cessé d’apporter des messages. Le 12 février 1942, elle est venue avec un dernier message, de la Haganah, proposant d’héberger Stern pendant toute la durée de la guerre s’il abandonnait son combat contre les Britanniques. Stern a répondu à Shapiro par une lettre dans laquelle il refusait l’asile et proposait une coopération entre le Lehi et la Haganah pour combattre les Britanniques. Quelques heures plus tard, des détectives britanniques sont arrivés pour fouiller l’appartement et ont découvert que Stern s’y cachait. C’est la mère d’un des membres du « Lehi » qui a conduit par inadvertance la police à la cachette de Stern à Tel Aviv. Deux voisins ont été amenés pour attester de la régularité de la perquisition. Après leur départ, Tova Svorai a également été emmenée, de sorte que Stern s’est retrouvé seul avec trois policiers armés. Puis, dans des circonstances qui restent contestées aujourd’hui, Stern a été abattu.
Le rapport « le plus secret » fait par la police au gouvernement obligatoire britannique disait : « Stern était… en train de finir de lacer ses chaussures quand il a soudainement bondi vers la fenêtre d’en face. Il était à mi-chemin de la fenêtre lorsqu’il a été abattu par deux des trois policiers présents dans la pièce. » Le surintendant adjoint Geoffrey J. Morton, le plus haut gradé des policiers présents, a écrit plus tard dans ses mémoires qu’il avait craint que Stern soit sur le point de déclencher un engin explosif, comme il avait précédemment menacé de le faire s’il était capturé.
La version de la police a été rejetée par les partisans de Stern et d’autres personnes, qui pensaient que Stern avait été abattu de sang-froid. Morton a poursuivi avec succès quatre éditeurs de livres qui prétendaient qu’il avait assassiné Stern, y compris l’éditeur anglais de The Revolt, qui a réglé sans consulter l’auteur, Menachem Begin, qui voulait aller en justice. Le Lehi a tenté sans succès d’assassiner Morton au moins trois fois. Binyamin Gepner, un ancien membre du Lehi qui, en 1980, a interviewé un autre policier, Stewart, qui avait assisté à la mort de Stern, a déclaré que Stewart avait effectivement admis que Stern avait été assassiné, mais qu’il avait ensuite refusé de le répéter. Le policier dont l’arme était pointée sur Stern jusqu’à l’arrivée de Morton, Bernard Stamp, a déclaré dans une interview de 1986 diffusée sur Radio Israël, que le récit de Morton était une « foutaise ». Selon Stamp, Morton a tiré Stern du canapé sur lequel il était assis, « l’a en quelque sorte poussé, l’a fait tourner, et Morton a tiré sur lui ». Stamp a été cité disant que Stern a été tué alors qu’il n’était pas armé et n’avait aucune chance de s’échapper.
Tova Svorai se souvient dans un mémoire:
« Vers 9h30, on a frappé à la porte, un tapotement trop doux pour signaler la présence de la police. Yair… est allé dans le placard et c’est seulement à ce moment-là que j’ai ouvert la porte. Devant la porte se tenait le « bon » inspecteur Wilkins avec deux hommes derrière lui. Wilkins était toujours très poli, trop poli peut-être. Il m’a demandé pourquoi je n’étais pas allée voir mon mari Moshe et si je n’étais pas inquiète pour lui. Je lui ai dit que si j’étais allée à l’hôpital, j’aurais été arrêtée immédiatement. Ils ont fouillé ma chambre… puis ils sont descendus et ont amené deux voisines, des femmes, pour qu’elles puissent avoir des témoins… ils sont allés vers le placard… un des policiers l’a ouvert. Yair n’était pas là. Le policier a plongé sa main gauche dans le placard et a commencé à fouiller, et quand sa main est tombée sur Yair, il l’a sorti. Au même moment, il a mis sa main droite dans sa poche arrière et en a sorti son arme. J’ai couru entre lui et Yair et j’ai dit : » Ne tire pas ! Si tu tires, tu me tires dessus. » …. Dans mon innocence, je pensais avoir sauvé la vie de Yair… et j’avais tort. Ils l’ont fait asseoir sur le canapé…d’autres détectives sont apparus, ils avaient des menottes et les ont utilisées pour lier les mains de Yair derrière son dos…. ils m’ont dit de m’habiller et de descendre…je suis monté dans une petite voiture…soudain j’ai entendu trois coups de feu. »
Son fils, Yair, né quelques mois après le meurtre de Stern, est un journaliste et présentateur de journaux télévisés vétéran qui a déjà dirigé la télévision israélienne. Son petit-fils Shay, a également été une personnalité des médias et un présentateur en Israël.